正片解析：桥梁医生

在你眼前的这片土地上，大自然的鬼斧神工造就出高山峡谷、自然奇迹，蜿蜒的海岸线描绘出海天一色，这些无限风光是无数人的心之所向，然而，当我们换一个视角，许多盛景有了另外一种形容——天堑，中国人花费数百年时间跨越这些阻挡人们交通与交流的天堑，建成了世界上最为庞大数量的桥梁，其中，跨海大桥需要留下足够宽阔的航运通道，促使桥梁跨度越来越大，主跨动辄几百米上千米甚至2000米，于是往往设计了悬索、斜拉、大跨拱桥和连续刚构等复杂结构桥梁。有些桥梁或处在台风地带，或位于高烈度震区，或跨越航道，受到台风地震和船舶撞击等复杂荷载作用，仅凭人工定期检测无法满足桥梁安全运营管理的要求。于是上个世纪末，中国开始了桥梁监测系统建设领域的探索和实践，通过桥梁上安装传感设备，及时掌握桥梁荷载和结构响应信息，保障桥梁安全运营。历经20余年技术和理论发展，桥梁健康监测领域进入一个全新的时期。

2021年，交通运输部发布了《公路长大桥梁结构健康监测系统建设实施方案》，全国统一部署，要求在400余座特大桥梁安装桥梁监测系统，桥梁监测领域迎来了跨越式发展的历史契机，各省开始进行了不同层面的探索。

湖北，地处华中腹部，独特的地理条件决定了湖北公路建设中跨越江河山川的大跨径桥梁众多，为了进一步提升长大桥梁精细化管理水平，湖北交投智能检测团队想要突破传统单桥系统由于彼此独立引发的数据孤岛难题，探索出集中、统一、汇聚、联动的新的监测模式。

9月，湖北恩施，百米高的桥梁上，工人们准备前往主拱安装硬件设备，山区变化多端的天气是这项工作的一大挑战。

：一定注意安全，脚下踩稳，手上扶好，慢一点，慢一点。

龙桥特大桥为主跨280m的上承式钢管混凝土拱桥，为监测桥梁环境、作用、结构响应及结构变化等内容，全桥共布置94个测点，13种监测设备，计划30天完成现场安装调试工作，10月，健康监测系统整体上线，未来这套系统也将同步接入新一代智慧化桥梁结构健康监测平台——湖北交投桥群结构健康监测平台。

桥群平台，顾名思义，要实现桥梁集群式、平台化监管理念，意味着将要纳入几十座长大桥梁，监测设备和监测数据的指数级增长将带来海量数据，这些数据往往密度高并且价值低，如何实现集中统一管理并在庞大的数据中挖掘出有效信息，技术团队需要找到自己的解决之道。

：我这里有一些想法，我们是不是可以在原有架构的基础上打造一个大数据管理中心，然后通过大数据管理中心，对我们桥群平台现场的所有设备以及它的数据进行一个规模化的管理。

相比于大数据管理中心的形容，技术团队更习惯称之为物联网中台，它的意义在于解耦前后台的复杂性，向上承接桥群平台应用层，向下延伸到设备的感知层，实现一个平台+一个中台来管理所有桥梁的效果，而这只是一个开始，在信息技术不断发展的今天，全域感知、数据分析技术的突破性进展使健康监测系统前景更加光明，此时，技术团队正在一个特殊的环境中测试重载车辆监测模块。

：发现重载车辆上桥

：系统已抓拍到重载车车重及车牌信息，现继续观测桥梁结构响应变化信息

另一面，传感技术的升级赋予硬件设备新的机遇。

湖北交投智能检测股份有限公司 桥隧检测事业部副部长 龚凯
为了提升感知能力的话，突破传统的一个单点式传感器监测的一个瓶颈，我们这个平台在软件算法层面做的一些大量工作之外，还是首次在国内将光栅阵列传感网络技术应用到四种不同的一个桥型，实现桥梁结构的一个全时全域的监测。
我现在所处的位置是沪渝高速四渡河特大桥，在大桥主梁的关键弦杆上面，我们布设了光栅阵列温度、应变和振动传感缆，通能光栅阵列传感网络技术，能够实现主梁全长范围的应变、温度和振动的实时全域在线监测。

目前，桥群平台已纳入30多座长大桥梁。2023年6月，蔡甸汉江大桥健康监测系统上线，共布设110个监测点，涵盖12项监测内容，系统持续监测大桥健康状况；2023年6月26日下午5点，四渡河特大桥出现车辆异常偏载情况，健康监测系统第一时间发出警报；2023年7月3日下午6点，丹江口地区突发8级大风，丹江口水库特大桥健康监测系统发出数据超限报警；2023年8月6日凌晨4点，3辆超重车同时驶入四渡河特大桥，引发系统报警，监测系统及时评估桥梁结构安全并将相关信息记录推送至相关单位；2023年8月，翟家河大桥伸缩缝位移监测数据多次出现削峰现象报警，助力及早发现伸缩缝堵塞问题。

截至2022年底统计数据，我国拥有公路桥梁103.3万座，长大桥梁只占据其中一小部分，在如何应对不同类型桥梁健康监测需求的问题上，苏交科结构监测中心已经在长大桥梁安全长寿与健康运维的基础上率先研发出了轻量化桥梁监测系统，这是一种面向场景需求的重点指标监测。

苏交科集团股份有限公司 首席工程师 张宇峰
我们在和很多桥梁管理者进行沟通和聊的时候，他们也提到，他们可能只关心或者只关注当中的个别几个指标。而我们传统的这样的一些监测系统，它本质上是一种以工控机为核心的、集中采集传输这样的一个系统，它是为了支撑我们前面成百上千个传感器进行同步的测量，这时候当我只做很少几个指标监测的时候，后端系统的复杂度过高，成本也过高了，同时对于我供电和通讯的要求也会很高，在很多桥上又难以满足要求，因此在这个情况下，我们提出了这样的一种面向场景需求的、针对重点指标进行专项观测的这样的一种轻量化监测技术。

超载是影响桥梁服役寿命的重要因素，对重荷载引起的大挠度变形监测是监测领域一大重点，也是轻量化监测的典型场景之一，光电挠度仪是一种基于机器视觉的高精度桥梁安全预警技术。

：下面进行光电挠度仪精度测量测试，初始值设定完成，X方向初始值0.0mm，Y方向初始值0.02mm，先进行Y轴方向下挠1mm精度测试

：已调整下挠1mm

：测量误差为0.02mm；接下来进行X方向左移0.5mm测试

：已调整左移0.5mm

：误差为0.03mm

光电挠度仪测量精度可达到0.1mm，采样频率高达10Hz以上，秦淮河大桥健康监测系统自2022年6月2日上线以来，已累计对超限挠度值进行多次准确报警，通过对抓拍记录的留档，为超载车辆的治理提供数据和图像支撑。

在另一个典型场景中，因为一些跨江跨河桥梁修建时需要在水中设置桥墩，因此船舶碰撞桥梁隐患治理是安全生产专项整治的一项重要内容。丁溪南桥就是其中一座，结合加速度传感器数据和相机抓拍照片，可对发生碰撞的情况进行报警、记录，并观测桥梁的动态变化，从而辅助对桥梁受损情况进行评估，指导维修。而进一步地，对于一些通航船舶等级高、维修成本大且技术复杂的桥梁，管理单位已不满足于仅仅发生船撞后及时报警，提出了提前主动预警的需求。

崇启长江公路大桥位于长江入海口，大桥主桥部分跨越长江一级航道，为此，桥梁首次应用船撞监测预警系统，自2022年11月份运行以来，多次监测到船舶行驶不规范、施工船舶逗留等风险源信息，从未发生过撞击事件，实现这一目标的秘密在这里：基于机器视觉的桥梁通航船舶追踪与撞击风险多级预警方案，利用在桥上安装的高清摄像头，对桥下通行的船舶进行位置捕捉、轨迹跟踪与轨迹预测，一旦发现船舶进入到桥墩防撞预警区域，就会高声示警，不仅如此，技术团队通过改进YOLOv5网络模型，结合表观信息匹配技术，解决了活动水域船舶检测的水纹强干扰问题；基于构建船舶特征库，可识别到500米外远端船舶目标，满足管理单位提前一分钟以上的预警要求；识别到目标后，船撞监测预警系统可自动完成船舶轨迹预测，对碰撞风险进行实时评估。三年间，轻量化监测系统已经服务于300余座桥梁，基于“装置-终端-平台”的产业化探索，高度集成、简单便捷的特点让桥梁健康监测系统的未来充满无限可能。

从1937年中国人自己设计和施工建成的第一座现代钢铁大桥——钱塘江大桥到今天，桥梁所到之处带动着社会经济发展，也改变了人们的生活，它们数十年、上百年甚至更久矗立在中国大地上，与这份坚守相伴而生的是桥梁健康问题，而如今，桥梁医生们拾起重任，利用大数据、互联网等技术，为桥梁谱写生命线，并且形成了三级数据层设计，让桥梁健康信息变得互联互通，伴随着未来越来越多的桥梁被纳入到远程监测系统中，将促进桥梁大国的触角向世界舞台延伸，中国桥，将再次成为时代洪流最闪耀的存在。

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