科技赋能基础设施安全：我国桥梁健康监测技术的最新进...

科技赋能基础设施安全：我国桥梁健康监测技术的最新进展与实践路径

随着我国交通基础设施规模持续扩大，桥梁作为道路网络中的关键节点，其结构安全性与运行状态日益受到关注。近年来，得益于物联网、人工智能、大数据和边缘计算等前沿技术的发展，桥梁健康监测系统（Bridge Health Monitoring System, BHMS） 已从传统人工巡检走向智能化、数字化、实时化的新阶段。本文将系统梳理当前国内桥梁监测领域的核心技术突破、典型应用场景及未来发展趋势，为相关从业者提供参考。

一、桥梁监测的重要性：从“被动响应”到“主动预防”

桥梁是交通运输的生命线，一旦发生结构性失效，不仅会造成重大经济损失，还可能危及人民生命财产安全。据统计，我国现有公路桥梁超过87万座，其中特大桥占比超10%，且多数服役年限超过20年。面对老龄化桥梁数量激增、极端气候频发等挑战，传统的定期人工检测方式已难以满足精细化管理需求。

因此，建立覆盖全生命周期的桥梁健康监测体系，已成为国家《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》明确提出的重点任务之一。

二、国内桥梁监测技术的核心进展

1. 多源传感融合感知技术

当前主流监测系统普遍采用光纤光栅传感器（FBG）、加速度计、应变片、位移计、倾斜仪等多种传感器协同部署，实现对桥梁应力、变形、振动、温湿度等参数的高频采集（采样频率可达10Hz以上）。例如：
港珠澳大桥采用百万级传感器布设方案，构建了全球最大规模的桥梁健康监测网络；
杭州湾跨海大桥引入分布式光纤传感技术，实现长达36公里桥体的连续应变监测。

技术亮点：多模态数据融合 + 边缘预处理，显著提升数据质量与响应效率。

2. AI驱动的智能诊断算法

基于机器学习与深度神经网络的异常识别模型正逐步替代传统阈值判断法。典型应用包括：
使用LSTM、Transformer等模型进行时序数据分析，提前预警疲劳损伤；
利用图像识别技术自动识别裂缝、锈蚀、支座偏移等病害（如中交建研发的“桥面视觉巡检机器人”）；
引入迁移学习解决小样本场景下的故障分类难题。
案例：某省高速公路桥梁试点项目中，AI算法将早期裂缝识别准确率提升至92%，较人工检测提前3–6个月发现隐患。

3. 数字孪生与可视化平台建设
依托BIM+GIS+IoT架构，构建桥梁“数字孪生体”，实现物理实体与虚拟模型的动态映射。用户可通过三维界面直观查看桥梁各构件的状态变化趋势、承载能力评估结果及维修建议。
应用价值：支持科学决策、优化养护计划、降低运维成本。目前已在长江大桥、黄浦江越江隧道等重大项目中落地。

4. 边缘计算与云边协同架构

为应对海量监测数据带来的传输压力与延迟问题，越来越多项目采用边缘端设备进行初步分析与异常过滤，仅上传关键事件至云端服务器，形成“边缘感知—本地决策—云端治理”的闭环体系。

实现效果：带宽节省超60%，响应时间缩短至秒级，适用于偏远地区桥梁远程监控。

三、典型案例解析：从理论到落地的跨越

项目名称关键技术成果亮点港珠澳大桥分布式光纤传感 + AI异常检测全桥布设超10万个传感器，实现毫米级位移监测与百年寿命预测武汉长江大桥数字孪生平台 + 多源数据融合建立历史数据档案库，支撑长期结构演化研究贵州平塘大桥无人机巡检 + 图像识别替代人工高空作业，效率提升5倍以上

这些案例表明，桥梁监测正由单一功能向集成化、自动化、智能化方向演进。



四、未来趋势展望：迈向智慧化运维新时代

标准化与规范化加速推进
住建部、交通运输部正联合制定《桥梁健康监测系统设计规范》，推动技术统一、数据互通、接口开放。

碳足迹监测纳入新维度
结合碳排放计量模块，探索桥梁运营期间的环境影响评估，助力“双碳”目标落实。

自主可控软硬件国产化进程加快
国产传感器芯片、边缘计算模组、工业操作系统逐步替代进口产品，保障国家安全与供应链稳定。

面向城市更新的老旧桥梁专项监测
针对城市核心区存量桥梁开展“体检式”改造，推动“从管得住到管得好”的转变。

结语：让每一座桥都拥有“健康身份证”

桥梁不仅是工程奇迹，更是城市文明的象征。通过先进技术手段赋予桥梁“自我感知、自主预警、智能决策”的能力，是新时代基础设施高质量发展的必然要求。我们期待更多科研机构、企业与政府部门携手合作，共同打造更安全、更智能、更具韧性的桥梁监测生态系统。



正如一位资深桥梁工程师所言：“未来的桥梁不会‘突然出事’，而是会‘提前告诉你它需要帮助’。”



延伸阅读推荐：

《公路桥梁结构健康监测技术指南》（JTG/T 2232-2023）

中国公路学会《桥梁健康监测白皮书（2024）》

国家交通工程质量监督局官网发布的《全国桥梁安全运行监测年报》

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