桥梁健康安全监测预警技术研究

方案背景‌

近年来，我国桥梁建设规模持续扩大，但老龄化、超负荷运营等问题日益凸显。传统人工巡检方式存在‌时效性差、精度低、覆盖不全‌等短板，难以及时发现隐蔽性结构损伤（如微小裂缝、高频振动疲劳）。据交通部统计，约65%的桥梁事故源于长期隐患积累导致的突发性结构失效。交通运输部《公路长大桥梁结构监测时空大数据应用指引》推动全国10239座特大桥建立标准化监测体系。为此，基于物联网的‌全天候自动化监测‌成为行业刚需。
博雅天安依托自主研发的高精度传感设备与智能分析技术，构建‌多维度、全寿命周期‌的桥梁健康安全监测解决方案，实现对桥梁形变、振动、环境等关键参数的实时感知与智能预警，助力管理单位从“被动抢险”转向“主动防御”。

核心价值

1. 高精度监测
   GC系列北斗位移计（±2mm）与MS裂缝计（0.01mm）精准捕捉早期病害，提升巡检效率。

2. 多源数据融合
   GC位移监测+BOY-GD振动分析+GN环境传感器联动，降低误报率，准确识别结构损伤。

3. 极简运维

• 边缘计算网关压缩90%数据流量

• 太阳能供电设备支持5年续航

• 快速部署，适配山区/跨海桥梁

4. 长效耐用
   -40℃~85℃宽温运行，IP68防护等级，设备寿命超10年，降低运维成本。

5. 开放扩展
   支持无人机数据接入与AI算法扩展，平滑升级至智慧管养平台。

典型应用

• 山区桥梁：低功耗组网+抗低温设计

• 跨海大桥：防腐传感器+风速联动预警

• 城市旧桥：裂缝监测+超载车辆识别

实施步骤‌

1. ‌需求评估与方案设计‌

   • 桥梁类型识别（公路/铁路/城市桥梁）与环境特征分析（沿海腐蚀、高寒、超载频发等）
   • 制定监测指标体系：位移、裂缝、振动、环境荷载等核心参数选取
   • 完成《桥梁数字孪生建模技术规范》编制并确定传感器布点策略

2. ‌硬件部署与网络构建‌

   • 安装北斗位移计（GC系列）、裂缝计（MS系列）及GNSS环境传感器，单桥平均部署密度8-15个/公里
   • 搭建低功耗无线传感网：山区桥梁采用太阳能+LoRa组网，城区桥梁使用5G+光纤混合传输
   • 边缘计算网关（BOY-GD系列）本地化部署，实现数据预处理与异常触发式上传

3. ‌系统集成与算法调优‌

   • 接入省级桥梁监测平台（如浙江省平安百年品质工程管理系统）并完成多源数据融合
   • 加载结构损伤识别模型：基于时空大数据的荷载谱分析与劣化趋势预测算法
   • 建立三级预警机制：蓝色（自主修复）、黄色（专项巡检）、红色（交通管制）

4. ‌运维体系搭建‌

   • 制定《极端环境设备运维规程》（如-30℃传感器维护、台风季巡检预案）
   • 配置无人机巡检编队，实现桥塔、斜拉索等高空区域自动检测
   • 对接交管部门信息系统，实现超载车辆AI识别与实时联动拦截

5. ‌持续优化与升级‌

   • 每季度生成结构健康诊断报告，动态调整监测参数阈值
   • 扩展AI功能模块：如杭州湾跨海大桥腐蚀预测模型迭代升级
   • 接入智慧城市数字底座，实现跨系统数据共享（如气象预警、地震监测）

推广应用建议

• 新建桥梁：同步部署监测系统并纳入工程验收标准（参考《公路长大桥梁监测技术规范》）

• 存量桥梁：优先改造交通流量大、病害突出的桥梁，分阶段接入省级监管平台

• 技术迭代：重点攻关无线供能传感器、数字孪生自主仿真等方向

社会效益

通过"感知-预警-处置-优化"闭环管理，方案已支撑全国超1万座桥梁的安全运维，推动基础设施管护从"被动抢险"向"主动预防"转型。