項目牽頭單位部署的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。

橋梁上的各種監(jiān)測傳感儀器。

諾丁漢大學(xué)中英地理空間信息聯(lián)合研究中心與江蘇省水利科學(xué)研究院簽署合作備忘錄。

港珠澳大橋、蘇通長江大橋，以及在建的滬通長江大橋、五峰山長江大橋……在驚嘆這些大型橋梁宏偉壯觀的同時，人們也會不由自主地關(guān)心它們的健康與安全。

5月21日，有關(guān)大型橋梁結(jié)構(gòu)的中英產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)合作計劃項目會議在南京召開。中英兩國專家熱議“大型橋梁結(jié)構(gòu)智能健康監(jiān)測云平臺”項目進(jìn)展，該項目目的在于利用空間地理信息新技術(shù)，特別是中國北斗定位系統(tǒng)，隨時監(jiān)測大型橋梁健康狀況。

橋梁健康監(jiān)測事關(guān)交通大安全

“如何實時在線監(jiān)測大橋，特別是識別損傷，有效保障橋梁的服役安全和使用性能，是21世紀(jì)橋梁的重要挑戰(zhàn)。”中鐵大橋（南京）橋隧診治公司劉華博士接受科技日報記者采訪時表示。

劉華說：“傳統(tǒng)的橋梁評估通過人工手段進(jìn)行橋梁檢測和監(jiān)測，給出加固和維護(hù)建議，然而，這種技術(shù)手段已無法滿足目前橋梁，特別是高鐵橋梁養(yǎng)護(hù)的要求，難以有效地防范突發(fā)事件。隨著信息和傳感技術(shù)的發(fā)展，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)能夠?qū)崟r測取橋梁的服役狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而為準(zhǔn)確評估橋梁性能、改善橋梁運(yùn)營狀態(tài)、確保橋梁安全服務(wù)。”

劉華特別強(qiáng)調(diào)：“如果美國塔科馬大橋建有結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)，即所謂的氣彈顫振（大橋受風(fēng)影響產(chǎn)生的振動）可被提前檢測到，不至于建成通車5個月后就因強(qiáng)風(fēng)吹襲引起的扭擺而垮塌。如果提前預(yù)知，采取措施，這樣的災(zāi)難還是可能避免的。”

智能健康監(jiān)測云平臺創(chuàng)新點多

作為項目英國團(tuán)隊負(fù)責(zé)人，諾丁漢大學(xué)地理空間信息研究所孟曉林教授介紹說，與以往系統(tǒng)不同，此次大型橋梁結(jié)構(gòu)智能健康監(jiān)測云平臺的最大特點是，將根據(jù)采集的傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及水文、交通、遙感數(shù)據(jù)等，利用合成孔徑雷達(dá)（InSAR）技術(shù)，通過云計算、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)處理分析，實時為維護(hù)方提供橋梁健康評估所需的有用信息，如橋梁變形、水流對橋墩的沖刷、橋梁受風(fēng)的影響等，隨時發(fā)出報警，作為特大型橋梁的健康“隨診醫(yī)生”。

整個平臺包括硬件和軟件兩大部分。承擔(dān)云平臺硬件的南京康帕斯導(dǎo)航科技有限公司閆志躍博士表示，平臺項目將研制基于北斗/加速度計融合的毫米級橋梁健康監(jiān)測專用設(shè)備，將北斗觀測數(shù)據(jù)與加速度信息進(jìn)行有機(jī)融合，在一定程度上改善加速度計對低頻信號不敏感的情況，同時提高北斗定位的連續(xù)性和可靠性，實現(xiàn)實時的、毫米級的橋梁健康監(jiān)測，同時大幅度降低設(shè)備成本，對推動北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)在橋梁健康監(jiān)測領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用具有重要意義。

“橋墩沖刷是影響橋梁健康安全的關(guān)鍵因素之一，目前缺乏有效的在線監(jiān)測手段。”參與項目的江蘇省水利科學(xué)研究院錢鈞院長表示，“該項目擬攻克橋梁水下在線監(jiān)測難題，這將是該平臺項目的又一個創(chuàng)新點。”

負(fù)責(zé)平臺軟件開發(fā)的英方團(tuán)隊包括UbiPOS公司和諾丁漢大學(xué)。孟曉林說，團(tuán)隊將開發(fā)傳感器數(shù)據(jù)采集傳輸、數(shù)據(jù)實時處理、數(shù)據(jù)后處理以及傳輸?shù)娇蛻舳税ňW(wǎng)頁、手機(jī)和平板客戶端的軟件。他們的創(chuàng)新點則在數(shù)據(jù)處理中的閥值動態(tài)更新、云計算，以及機(jī)器學(xué)習(xí)實現(xiàn)模式識別等方面。目前，有關(guān)軟件已經(jīng)在中英的數(shù)座橋梁上測試過了。

架設(shè)中英科技交流合作新“橋”

錢鈞院長表示，2018年12月前，項目組將在江蘇省境內(nèi)的2—3座大橋上完成傳感器鋪設(shè)，并將數(shù)據(jù)接入云平臺；2019年6月完成數(shù)據(jù)采集傳輸測試、算法驗證和系統(tǒng)性能測試等工作；2019年10月完成平臺建設(shè)，投入使用，為橋梁提供安全保障。中英雙方將在中國和英國共同推廣該平臺，為兩國橋梁提供安全保障服務(wù)。

此次項目設(shè)計驗收會議上，諾丁漢大學(xué)中英地理空間信息聯(lián)合研究中心還與江蘇省水利科學(xué)研究院簽署合作備忘錄，意在加強(qiáng)大型橋梁項目、人才培養(yǎng)、學(xué)習(xí)交流和科技成果轉(zhuǎn)化方面的合作。孟曉林還透露，中英還將共建智能橋梁健康監(jiān)測實驗室。

應(yīng)該說，有了這樣的橋梁“隨診醫(yī)生”——中英雙方合作開展的大型橋梁結(jié)構(gòu)健康智能云檢測平臺，不僅讓人們享受橋梁交通的便捷，更能保障人類交通的安全。

實際上，中英在橋梁健康監(jiān)測方面的合作，也架起了中英科技合作與人才交流的新“橋梁”。