王玉柱 溫州信達(dá)交通工程試驗(yàn)檢測有限公司

橋梁結(jié)構(gòu)物的檢查類型分為經(jīng)常性檢查、定期檢查、特殊／專項(xiàng)檢查，不同的檢查類型包含不同檢測項(xiàng)目，不同檢測項(xiàng)目有多種參數(shù)指標(biāo)，這其中既包括裂縫、缺損、變形這些外觀指標(biāo)，又包含混凝土強(qiáng)度、碳化深度、鋼筋銹蝕、銅筋保護(hù)層厚度等耐久性指標(biāo)。對(duì)于跨越長江、淮河的特大型橋梁，由于其結(jié)構(gòu)規(guī)模宏大，構(gòu)件數(shù)量繁多，每次“健康檢查”項(xiàng)目和參數(shù)都非常多，長期積累就會(huì)形成“海量”數(shù)據(jù)，如何從這些數(shù)據(jù)中篩選出影響結(jié)構(gòu)安全的重要病害就顯得尤為重要。本文以某大橋?yàn)槔?，選擇裂縫、應(yīng)變、撓度等對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全有著重要影響的檢測參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤監(jiān)測研究，重點(diǎn)病害跟蹤監(jiān)測的數(shù)據(jù)來源包括定期檢查數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行橋梁“健康狀況”綜合分析評(píng)價(jià)。

一、橋梁健康監(jiān)測產(chǎn)生的背景

橋梁結(jié)構(gòu)在交通運(yùn)輸中地位和作用非常突出，其投資規(guī)模和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響巨大。然而受惡劣環(huán)境、超齡服役以及超載等影響，安全事故時(shí)有發(fā)生，目前我國橋梁數(shù)量已經(jīng)突破100 萬座，調(diào)查顯示，接近1/3 的橋梁存在缺陷或者病害，因此，需要必要的措施以確保橋梁的安全，既有的橋梁檢測是目前采用較多的方法，但是檢測在很大程度上取決于管理者和技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，另外有數(shù)據(jù)離散不連續(xù)，偏遠(yuǎn)地區(qū)檢測不方便，人員安全不能充分保障等弊端。而橋梁監(jiān)測因?yàn)槟軌蚩陀^記錄和分析橋梁荷載及響應(yīng)，實(shí)時(shí)把握橋梁安全狀態(tài)，不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為工程領(lǐng)域普遍采用的一種安全保障手段。但由于不同結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)獨(dú)立開發(fā)費(fèi)用高、監(jiān)測因素不統(tǒng)一、設(shè)備兼容性差等原因，單一監(jiān)測系統(tǒng)向自動(dòng)化監(jiān)測平臺(tái)發(fā)展目前已經(jīng)成為一種趨勢。自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)大大降低了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)下的成本問題，解決了監(jiān)測多因素以及多產(chǎn)品兼容的問題，受到越來越多的行內(nèi)專家支持。

二、自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)平臺(tái)在橋梁安全監(jiān)測中的應(yīng)用

（一）非接觸張力線橋梁監(jiān)測技術(shù)

原有接觸式張力線監(jiān)測技術(shù)主要通過人工讀數(shù)的方式感知橋梁位移變形情況，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度不高，監(jiān)測效率與預(yù)期目標(biāo)存在一定的差距。而采用新型非接觸張力線橋梁監(jiān)測系統(tǒng)，具有監(jiān)測成本低、安裝與操作便捷、在線監(jiān)測精度高等優(yōu)勢，具有更加顯著的監(jiān)測實(shí)用性。將其應(yīng)用在橋梁撓度監(jiān)測過程中，張力線組安裝在橋墩處，對(duì)張力線受拉的形變程度進(jìn)行監(jiān)測與自動(dòng)采集，從而獲取橋梁撓度數(shù)值。

（二）建立健全安全管理機(jī)制

在橋梁監(jiān)測工作的初始階段，安全管理機(jī)制和安全管理系統(tǒng)都要通過不斷的補(bǔ)充和改進(jìn)變得更加全面。按照公路橋梁建設(shè)的實(shí)際情況，制定更加符合公路橋梁建設(shè)要求的安全管理機(jī)制，使其更加具有針對(duì)性并且更加實(shí)用。因而公路橋梁的監(jiān)測安全管理機(jī)制中需要包括以下幾方面內(nèi)容。首先，在對(duì)公路橋梁進(jìn)行監(jiān)測的過程中，現(xiàn)場的安全管理是不可缺少的。在做好相關(guān)的安全檢查和監(jiān)督的基礎(chǔ)之上，如果發(fā)現(xiàn)建設(shè)過程出現(xiàn)任何差錯(cuò)，要盡快彌補(bǔ)，始終保持公路橋梁的建設(shè)穩(wěn)定和安全。其次，要落實(shí)各個(gè)環(huán)節(jié)的安全責(zé)任，讓監(jiān)測人員能夠嚴(yán)格根據(jù)安全管理準(zhǔn)則進(jìn)行公路橋梁的監(jiān)測，從根本上防止因?yàn)橄嚓P(guān)工作人員的態(tài)度不夠嚴(yán)謹(jǐn)，或管理過程不符合制度所造成的安全事故。再次，要保障監(jiān)測設(shè)備的安全性，務(wù)必及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備破損以及故障等各種問題，避免因?yàn)楸O(jiān)測設(shè)備產(chǎn)生的問題而導(dǎo)致公路橋梁建設(shè)過程出現(xiàn)問題。最后，要注重對(duì)公路橋梁監(jiān)測人員的心理和生活方面的疏導(dǎo)工作，一旦發(fā)現(xiàn)工作人員在工作中遇到任何困難，都應(yīng)該及時(shí)對(duì)其心理方面進(jìn)行有效疏導(dǎo)，也需做到讓工作人員的作息時(shí)間更加規(guī)律，確保公路橋梁監(jiān)測人員在開展工作時(shí)能保持更好的集中注意力，防止因?yàn)樾睦砥诙鴮?dǎo)致安全事故。

（三）數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

數(shù)據(jù)分析平臺(tái)是整個(gè)安全預(yù)警平臺(tái)的核心組成，負(fù)責(zé)計(jì)算分析橋梁安全關(guān)鍵，數(shù)據(jù)分析平臺(tái)數(shù)據(jù)全部來源于采集系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)，分別從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析：①大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，橋梁大數(shù)據(jù)分析基于Hadoop、Spark 平臺(tái)搭建，各類傳感器傳回的數(shù)據(jù)會(huì)以文檔的形式進(jìn)行分類存儲(chǔ)和多種數(shù)據(jù)庫形式分布式保存，可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢。從采集日志進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、批處理操作，實(shí)現(xiàn)離線處理和準(zhǔn)實(shí)時(shí)處理。橋梁數(shù)據(jù)分析還需要橋梁專家提供每一個(gè)橋梁安全閾值參數(shù)進(jìn)行對(duì)比處理，從而挖掘出橋梁存在的隱患及其他數(shù)據(jù)，保存分析結(jié)果數(shù)據(jù)。分析平臺(tái)還要定期對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，主要是刪除原始數(shù)據(jù)集中的無關(guān)數(shù)據(jù)、無效數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)、過期數(shù)據(jù)，達(dá)到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性、實(shí)時(shí)性。②智能識(shí)別系統(tǒng)，橋梁智能識(shí)別分析平臺(tái)主要處理前置采集系統(tǒng)上傳的圖像數(shù)據(jù)，采用多GPU 集群和tensorfow 框架實(shí)搭建并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境，算法基于fasterrcnn 和yolo3 完成圖像的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算。實(shí)現(xiàn)橋梁過往車輛車牌識(shí)別、車型識(shí)別和統(tǒng)計(jì)，識(shí)別并判定橋梁擁堵狀態(tài)，在發(fā)生重大事故時(shí)自動(dòng)報(bào)警并提供實(shí)時(shí)影像服務(wù)數(shù)據(jù)。

三、結(jié)語

橋梁是關(guān)系到我國民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施，一旦出現(xiàn)問題就會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的后果，安全狀況一直是國家和人民重點(diǎn)關(guān)心的問題。在不損傷橋梁結(jié)構(gòu)的情況下，評(píng)估其安全狀況必須依賴于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)與智能化分析系統(tǒng)，橋梁傳感器安全監(jiān)測系統(tǒng)主要通過安裝不同類型傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)橋梁性能與安全相關(guān)監(jiān)測以及突發(fā)事件的報(bào)警，從總體上把握全橋工作狀態(tài)。該預(yù)警平臺(tái)能夠精準(zhǔn)、高效、穩(wěn)定、可靠的實(shí)現(xiàn)橋梁安全監(jiān)測技術(shù)，同時(shí)也能促進(jìn)該領(lǐng)域快速發(fā)展，為國家培養(yǎng)更多的技術(shù)人才。