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
諾丁漢大學中英地理空間信息聯(lián)合研究中心與江蘇省水利科學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心它們的健康與安全。
5月21日，有關大型橋梁結構的中英產(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“大型橋梁結構智能健康監(jiān)測云平臺”項目進展，該項目目的在于利用空間地理信息新技術，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世紀橋梁的重要挑戰(zhàn)?！敝需F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行橋梁檢測和監(jiān)測，給出加固和維護建議，然而，這種技術手段已無法滿足目前橋梁，特別是高鐵橋梁養(yǎng)護的要求，難以有效地防范突發(fā)事件。隨著信息和傳感技術的發(fā)展，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)應運而生，該技術能夠實時測取橋梁的服役狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而為準確評估橋梁性能、改善橋梁運營狀態(tài)、確保橋梁安全服務?！?/span>
劉華特別強調(diào)：“如果美國塔科馬大橋建有結構健康檢測系統(tǒng)，即所謂的氣彈顫振（大橋受風影響產(chǎn)生的振動）可被提前檢測到，不至于建成通車5個月后就因強風吹襲引起的扭擺而垮塌。如果提前預知，采取措施，這樣的災難還是可能避免的?！?/span>
智能健康監(jiān)測云平臺創(chuàng)新點多
作為項目英國團隊負責人，諾丁漢大學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，此次大型橋梁結構智能健康監(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（InSAR）技術，通過云計算、機器學習、大數(shù)據(jù)處理分析，實時為維護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。承擔云平臺硬件的南京康帕斯導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)測專用設備，將北斗觀測數(shù)據(jù)與加速度信息進行有機融合，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，同時大幅度降低設備成本，對推動北斗導航定位系統(tǒng)在橋梁健康監(jiān)測領域的行業(yè)應用具有重要意義。
“橋墩沖刷是影響橋梁健康安全的關鍵因素之一，目前缺乏有效的在線監(jiān)測手段?！眳⑴c項目的江蘇省水利科學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。”
負責平臺軟件開發(fā)的英方團隊包括UbiPOS公司和諾丁漢大學。孟曉林說，團隊將開發(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，以及機器學習實現(xiàn)模式識別等方面。目前，有關軟件已經(jīng)在中英的數(shù)座橋梁上測試過了。
架設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，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，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。
此次項目設計驗收會議上，諾丁漢大學中英地理空間信息聯(lián)合研究中心還與江蘇省水利科學研究院簽署合作備忘錄，意在加強大型橋梁項目、人才培養(yǎng)、學習交流和科技成果轉化方面的合作。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構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”。
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