桥梁监控解决方案

全球人口正在增长。据联合国估计，到 2030 年，这一数字将达到 85 亿，这将增加对可靠基础设施的需求，以便为全球公民提供住所和交通工具。1个

各种桥梁是这一重要基础设施的一部分，帮助货物和人员通过以前无法进入的走廊。桥梁维护和修理以掌握正在发生的问题并在严重损坏发生之前修复它们是各种电子传感器帮助促进的复杂过程。

桥梁和结构健康监测

正在进行的结构健康监测 (SHM) 的论点是，当定期目视检查发现任何问题时，要预防重大损坏可能已经为时已晚。SHM 对肉眼可能不容易看到的变化条件保持脉搏。SHM 承诺它可以及早发现问题并避免昂贵的维修、道路封闭等。SHM 的成本也不是微不足道的，但作为一种保持业务活跃并可能挽救生命的方法而受到青睐。

工程师从两个方面收集数据以保持桥梁运转：维修和持续维护。传感器在每个类别中都发挥着作用。保持桥梁安全需要进行系统的、持续的分析，并在出现问题时进行检测。本质上，桥梁分析的目标是预防问题并在发生故障时进行故障排除。从传感器获取数据的高级计算能力和人工智能也加速了向持续监控的转变。

测量参数

为了清楚地了解桥梁的健康状况，行业专业人士需要测量一些不同的参数。这些包括：

外部载荷，例如风和交通造成的载荷

随时间变化的结构效应，如结构单元的应变、位移

环境影响，如温度、风、湿度、雨水和其他降水，因为它们会影响近期和长期的桥梁状况

腐蚀等环境条件也会导致桥梁部件失效

甲板和面板的开裂、倾斜、桥梁周围的水位可能会影响桥梁所在的基础强度、沉降、振动和疲劳都是重要的考虑因素。工程师测量的参数的确切组合取决于桥梁所在区域的具体地理位置。例如，在多雨地区，我们可能需要更频繁地监测雨水腐蚀，而河流上的桥梁可能需要关注伴随侵蚀而来的河床冲刷。

使用的传感器

用于测量这些不同参数的一长串潜在传感器可能包括：

基于振动的监视器，如加速度计

用于基于应变的监测的应变计

光纤传感器可测量各种参数，例如温度、压力和湿度。

用于检查桥梁重量的负载传感器

裂缝计和接缝计，用于测量裂缝和接缝处的运动

转向物联网和基于云的解决方案

桥梁工程正朝着使日常维护方面成为更严格的技术驱动解决方案的方向发展。人工智能的发展——一段时间内的数据可以告知我们潜在的故障或发现异常行为的模式——正在导致传感器数据收集和处理的改进方法。

现代桥梁监控解决方案使用物联网 (IoT) 技术频繁采样数据并将其中继到云端的数据处理模型。桥梁工程借鉴了制造业的经验，从所有数据输入中创建了一个数字双胞胎，以了解不同参数如何相互影响以及修改一个参数如何影响其余参数。

传感器通常以太阳能为食，或者可能使用仅在需要时定期唤醒的电池，从而节约能源。

结论

由于基础设施维护是许多州和地方政府的一项高度优先任务，他们正在努力使用最有效的解决方案来正确完成工作。测量各种关键参数的先进传感器将继续成为技术驱动解决方案的重要组成部分，用于持续监控和按需维修。

未来，随着越来越多地采用基于云的物联网驱动的监控解决方案，预计桥梁工程将继续包括机器学习和人工智能等先进技术。

有关桥梁监测解决方案的更多深入信息，请参阅配套文章桥梁监测传感器。

审核编辑黄昊宇