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[路桥技术] 桥梁监测系统是不是迎来了发展的春天?它对于现在科研...

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请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:51:19 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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本帖最后由 请叫我徐小枣 于 2019-8-28 16:56 编辑

小编在行业论坛看到了关于桥梁安全监测行业是否迎来春天的讨论,众说纷纭,作为监测第一线从业者的你我肯定有话想说,欢迎和我们留言分享你的观点,也欢迎您讲技术文稿向我们投稿。

作者:知乎用户

链接:https://www.zhihu.com/question/21325185/answer/146935558

来源:知乎

著作权归作者所有。






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精彩评论8

 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:51:47 | 显示全部楼层
健康监测的核心之一是反问题的求解。
所谓反问题,举一个简单的例子,我们测得弹簧张拉力为F,已知弹簧刚度K,那么求得弹簧的变形为F/K,这个暂定为正问题,那么对应的反问题,就是我们测得变形d,已知刚度K,要求张拉力。

这个例子很简单,因为张拉力,刚度,变形,三者建立了一一对应的关系,而现实问题比这个就复杂多了。

现实桥梁健康监测,是要通过对桥梁响应的测试(包括动力与静力响应),来反推桥梁各个位置的结构特性与力学状况。这是个庞大的反问题。
回顾一下函数的定义前提,集合A,B,按照某个对应法则f,使得A中任一元素x,都有B中唯一确定的y与之对应,那么从集合A到集合B的这个对应,叫做从集合A到集合B的一个函数。
这个函数由A到B映射就是正问题。

而反问题是要B到A,而困难的是,B到A未必有一一对应的映射关系。
举个例子,y=x1+x2+x3,这个函数的反问题,就是已知y,求x1,x2,x3.
这个例子就可以看出反问题求解的唯一性难题,实际状况肯定只有一个,但是数学分析出来的存在解很多,到底哪个解才是真实解?

反问题求解还有稳定性的问题,反问题是用测试响应反演桥梁的结构本身性质,而实际的接收响应中不可避免地含有噪音,计算过程也有累积误差。这种微小的误差会不会导致反演结果面目全非?研究表明,相当多的反问题正是具有这样的病态性质!

在学术界,一直存在有两种声音,健康监测很困难是共识,一种声音认为没问题,我们努力是可以搞定的;另一种声音则相反。
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 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:53:17 | 显示全部楼层
做一些补充说明。
1.目前新建大桥基本都装长期监测系统,理论界觉得其最终目的是搞清结构力学状态和损伤识别,现实很残酷,工程上无法实现。
2.我不敢说定期检测就搞清楚结构力学状态了,发现损伤了。当然从养护和耐久性的角度,发现裂缝是很有意义的。
3.长期监测系统建设费用和维护费用,其实对比大桥施工建设和设计费用,真的不算什么,很低。甚至对比传统检测,考虑次数和时间范围对等,长期监测系统的费用可能还低。
4.业主都是讲政绩的,长期监测系统报价,维护和数据分析报价高了,业主是觉得不合理的。系统建成了,参观参观,领导们很开心。从系统实施单位的角度,时间精力有限的时候,肯定优先选择系统建设,硬件软件维护,好交代嘛。数据分析?只能尽力而为。再者,水平有限,和高校合作是以后的方向。
5.说到监测系统,现在有很多新的概念和服务,电子化人工巡检,智能巡检,智能无线传感系统,移动互联,云计算,大数据。这些都能提高工作效率。本质就是生产工具的进步,不能把浪费钱和数据分析上的滞后完全扣在把新技术引入传统桥梁行业的人身上。
6.任何新技术新理念的提出和实行,在中国,刚开始肯定要夸大的,最后肯定是宣传和现实有差距,就有同行出来否定其进步性。
7.高铁大跨度桥梁多起来了,只能天窗点不跑车上桥,传统手段如何检测。
8.工程上运用新技术是具有进步性的,但核心问题需要理论界努力。目前这两者脱节太严重,就桥梁安全监测,我的理想是工程界搞系统建设数据监测,高校搞数据分析,现实是高校有的教授为了赚钱搞系统建设,最后系统稀烂,而工程界对数据分析不够或水平有限。
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 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:53:29 | 显示全部楼层
最近与监测直接相关的两个政策:
政策一:

交通运输部办公厅关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知-政府信息公开-中华人民共和国交通运输部
北京、河北、吉林、江苏、浙江、福建、江西、河南、广东省(市)交通运输厅(委):
  为推动新一代国家交通控制网及智慧公路试点有序开展,防止试点同质化、碎片化,经交通运输部同意,现就有关事项通知如下:
  一、试点主题
  重点但不限于以下六个方向。
  (一)基础设施数字化。应用三维可测实景技术、高精度地图等,实现公路设施数字化采集、管理与应用,构建公路设施资产动态管理系统;选取桥梁、隧道、边坡等,建设基础设施智能监测传感网,实现交通基础设施安全状态综合感知、分析及预警功能。北京、河北、河南、浙江重点实施。
  (二)路运一体化车路协同。基于高速公路路侧系统智能化升级和营运车辆路运一体化协同,利用5G或者拓展应用5.8GHz专用短程通信技术,提供极低延时宽带无线通信,探索路侧智能基站系统应用,选取有代表性的高速公路,以及北京冬奥会、雄安新区项目,开展车路信息交互、风险监测及预警、交通流监测分析等。北京、河北、广东重点实施。
  (三)北斗高精度定位综合应用。建设北斗高精度基础设施,实现北斗信号在示范路段(含隧道)的全覆盖,在灾害频发路段实施长期可靠的监测与预警;探索开展基于北斗高精度定位的高速公路通行费收费应用研究,强化技术储备。构建基于北斗的高速公路应急救援一体化管理系统,实现车辆人员的迅速定位与救援力量的动态调度和区域协同。江西、河北、广东重点实施。
  (四)基于大数据的路网综合管理。构建基于大数据的高速公路运营与服务智能化管理决策平台,应用在区域路网综合信息采集、运营调度、收费、资产运维养护、公众信息服务、应急指挥。利用无人机等移动手段,提高运行监测和应急反应能力。利用新媒体、公众信息报告等渠道,实现互动式现场信息采集。开展智能养护、路政和路网事件巡查智能终端示范,融合互联网数据和行业相关数据开展路网运行监测系统建设。福建、河南、浙江、江西重点实施。
  (五)“互联网+”路网综合服务。利用“互联网+”技术,探索基于车辆特征识别的不停车移动支付技术。开展基于移动互联网的服务区停车位和充电设施引导、预约等增值服务。探索开展高速公路动态充电示范,实现新能源汽车动/静态充电。开展低温条件下精准气象感知及预测,以及车路协同安全辅助服务等。吉林、广东重点实施。
  (六)新一代国家交通控制网。建设面向城市公共交通及复杂交通环境的安全辅助驾驶、车路协同等技术应用的封闭测试区和开放测试区,形成新一代国家交通控制网实体原型系统和应用示范基地。江苏、浙江先行研究推进。

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 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:53:41 | 显示全部楼层
政策二:
2018年2月11日,交通运输部部长李小鹏主持召开部务会,传达学习中央有关会议和中央领导同志重要批示精神,研究部署全国“两会”期间部有关工作,审议《公路养护工程管理办法》、《公路长大桥隧养护管理和安全运行若干规定》等相关重要文件。


其中《公路长大桥隧养护管理和安全运行若干规定(征求意见稿)》与监测相关的条文:
第三条[资金保障]  地方各级交通运输主管部门、公路管理机构和长大桥隧运行管理单位应当保障长大桥隧监测、检测、养护、应急抢险和安全运行资金。
第七条[基本要求] 长大桥隧运行管理单位应当按照有关技术规范、操作规程对长大桥隧及其附属设施进行检查、养护,确保其处于良好的技术状况。对跨海大桥、海底隧道,还应加强防灾监测、结构安全检测及防护系统建设。
第十九条[养护手册和养护系统]  长大桥隧运行管理单位应针对长大桥隧的自身特点和技术要求组织编制养护技术手册,建立养护管理信息系统,全面及时记录长大桥隧检查和养护运行管理等有关情况。
第二十三条[档案管理及技术培训]  长大桥隧运行管理单位应当按照“一桥一档”、“一隧一档”的要求,建立长大桥隧技术档案,做到内容完整、更新及时、方便使用
第二十四条[加快信息联网]  省级交通运输主管部门应当加快实现桥隧养护管理信息系统联网工作。
第三十五条[运行监测] 长大桥隧运行管理单位可设置专人或委托专业机构,积极采用现代信息技术,逐步建立完善的长大桥隧安全运行监测系统,对桥隧的运行环境、结构状态和各类外部荷载作用下的响应情况进行监测,及时掌握长大桥隧的技术状况和运行情况。
第三十六条[安全评估和处置]  长大桥隧运行管理单位应当根据安全运行监测情况,定期将监测结果与检查结果进行比对和分析,提出安全运行监测评估报告,不断完善安全运行评估制度。
————————————————————————————————————

公路桥梁健康监测系统领域的第一本行业推荐性规程2016年已经正式发布了,公规院和哈工大起草的,工程界和学术界一起努力,迎来中国桥梁运营管理、监测养护的春天吧~~~
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 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:53:57 | 显示全部楼层
是不是迎来发展的春天,我不知道。我只知道结构健康监测是作为土木行业中最能和计算机,统计相结合的方向。传感器只会越来越好,传感器不可靠,这个不是问题。那么多需要诊断的桥的市场在那摆着,市场是检验产品的唯一工具。另外难才说明有机会啊。很多问题都是一步一步,一点一点做起来的,至少对于学术界来说这还是大有可为的。

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 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:54:34 | 显示全部楼层
想要表达的是:春天确实来了!!!
过多不解释,慢慢体会。(算了,还是多啰嗦几句吧)
如果你想搞健康监测相关研究(或博士生),那么恭喜自己吧,选对方向了,最基本的这是目前的热点与未来的前沿课题。
正是存在各种问题,才有发展的未来啊,什么都成熟了,还搞个毛线啊?!
以后只会越来越多,越来越成熟。
国家愈发重视啊、基金好申请啊,等等,太多的好处了。
这玩意很多人说坏话,说是瞎捣鼓,现实意义不大等。这玩意就像桥梁抗震一样,你说有用吗?我们分析的时候,根本不知道什么时候地震、具体的地震波是什么样的。但是,但是,但是,桥梁抗震是有用的!!!所以,桥梁健康监测也是有意义的、有用的(大有用武之地)!
还有人说数据处理,可参考东南大学与哈工大等该行业大拿出的书籍,具体网搜。(私以为非常好的书!!!)① 东大的李爱群(2本);② 东大的李兆霞(1本);③ 哈工大的李惠(1本)。如果这基本啃透了的话,基本上也算半个大拿了,绝非笑话!
所以,尽管目前存在很多不足,但是桥梁健康监测是有用的,目前及未来都是明亮的!
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 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:55:04 | 显示全部楼层

本人博士的方向就是桥梁健康监测方向。
同意徐老师的观点,目前对于大桥健康监测来说,存在很多问题。
处理过几座国内知名的大桥的监测数据,这几座桥是国内较早应用SHM系统的,积累了较多数据,
埋置了很多传感器,花了很多钱。但是,只有前几年的数据的是能用的!越到后期的传感器的数值越离谱!
有效的应用理论体系能不能建立起来暂且不谈,能不能保证传感器的寿命和精度是关键!
一旦传感器有问题,根据数据评价结构安全性就是扯淡,会得到南辕北辙的结果。
日常对数据进行分析,也需要连续性,一旦更换传感器,和之前传感器的数据又不相容,让我们做分析的只能人工纠偏了,准确性可想而知。数据不准,对于数据分析的结果我只能呵呵了。
因此,有人质疑利用监测数据进行桥梁评估的可信度是完全有道理的。
大型桥梁的设计基准期是100年,健康监测系统的寿命是多少?
解决不了这个问题,其他的只能做理论上的探讨,想要实际应用达到设想的效果还有很长的路要走。
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 楼主| 请叫我徐小枣 发表于 2019-8-28 16:55:12 | 显示全部楼层
心态要积极吧.......总需要有人或者团队甚至公司来推进结构健康事业的发展,,尤其是民营企业把!!!
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