在橋梁建設(shè)技術(shù)論壇上專家介紹，一個大跨度橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)由少則50、多則300個以上的傳感器測點組成，其費用約占到橋梁總造價的0.25%—1.0%(2.0%)；監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計理念越來越側(cè)重于為橋梁的養(yǎng)護管理提供支撐，偏重監(jiān)測內(nèi)容和技術(shù)而輕視測試數(shù)據(jù)處理和評價的設(shè)計方案越來越不易被橋梁業(yè)主所接受；健康監(jiān)測系統(tǒng)本身的耐久性受到重視，要求傳感器和其他硬件具有可更換性，并且更換時不能影響到數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性；成橋后的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)與施工控制的監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，監(jiān)測數(shù)據(jù)內(nèi)容前伸到施工階段；結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估子系統(tǒng)和評估軟件的水平有所提高，注重橋梁專家對橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測結(jié)果分析評估的介入。
智慧橋梁建設(shè)當中要求綜合集成：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測集傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)建模、安全評定、壽命預測于一體，全天候不間斷地監(jiān)測橋梁荷載與環(huán)境作用、結(jié)構(gòu)局部和整體響應，全壽命監(jiān)測建模荷載與環(huán)境作用、推斷或在識別結(jié)構(gòu)損傷和性能退化。并在此基礎(chǔ)上，實時、定期或特殊極端事件下修正服役結(jié)構(gòu)的計算模型、分析和定量評定結(jié)構(gòu)的服役安全狀況、預測結(jié)構(gòu)剩余壽命，把握和預警結(jié)構(gòu)安全和壽命狀況，科學地支撐橋梁結(jié)構(gòu)安全壽命的管養(yǎng)維護與維修加固。
我國目前已有400余座大型橋梁安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)的運行、維護和升級，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測愈來愈在橋梁服役安全評定和壽命預測等方面發(fā)揮著重要作用。同時推動橋梁結(jié)構(gòu)，乃至土木工程結(jié)構(gòu)由現(xiàn)階段的“安全”設(shè)計為主，逐步邁向“安全和壽命”設(shè)計、評定、預測與維護的新臺階。
一是為結(jié)構(gòu)長期科學有序的監(jiān)測、巡檢、養(yǎng)護、管理提供一個數(shù)據(jù)平臺，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)長期的數(shù)字化和信息化檔案。過去是人為管理，對結(jié)構(gòu)不了解、不掌握;
二是盡早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自身或者行車過程中的危險狀態(tài)，在結(jié)構(gòu)危險萌芽階段時提前預警，確保安全，特別是鐵路，要實時提前發(fā)現(xiàn)事故隱患，提前排除確保安全;
三是有效掌控運行期間結(jié)構(gòu)的局部或整體長期使用狀態(tài)和發(fā)展趨勢，為養(yǎng)護決策提供數(shù)據(jù)與信息支持。
四是有效掌握交通基礎(chǔ)設(shè)施運營期在的運行狀態(tài)，為突發(fā)狀態(tài)時提供數(shù)據(jù)保障。
從宏觀上結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要目標：為結(jié)構(gòu)安全、設(shè)計校核、養(yǎng)護維修和監(jiān)測技術(shù)發(fā)展提供服務(wù);從技術(shù)細節(jié)和實現(xiàn)要求來說，健康系統(tǒng)是具備足夠的船干測試能力;二是具備數(shù)據(jù)采集和傳輸能力，這就與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān);三是需要對結(jié)構(gòu)的安全評估與健康診斷，首先是對結(jié)構(gòu)模型的修正與分析，對損傷的模型定位，損傷發(fā)生在什么地方，對結(jié)構(gòu)將來有什么影響，同時對結(jié)構(gòu)的安全性發(fā)出實時預警預報。這就是健康監(jiān)測的任務(wù)。
實時健康監(jiān)測是跨學科、多領(lǐng)域的綜合技術(shù)，將涉及到土木工程、動力學、材料學、傳感技術(shù)、測試技術(shù)、信號分析、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等等，所以結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展以致于通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。
隨著傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、自動化處理技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測朝著信息化、自動化的方向發(fā)展。
安全物聯(lián)網(wǎng)是一種集信息獲取、智能處理和數(shù)據(jù)分析為一體的新型技術(shù)，目前受到國內(nèi)外各界的高度關(guān)注，已在智能家居、、工業(yè)控制、智慧交通等領(lǐng)域得到大量應用。將安全物聯(lián)網(wǎng)應用于橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測不單單具有重要的現(xiàn)實意義，還具有重要的研究價值，在推動和發(fā)展智能化、數(shù)字化和信息化橋梁工程中起到了積極的作用。
物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測云平臺系統(tǒng)的主要功能是：對采集的數(shù)據(jù)存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、繪圖、報表匯總以及自動預警等服務(wù)，并可通過計算機瀏覽器與移動端App訪問使用。
其中，無線物聯(lián)網(wǎng)方案的優(yōu)勢是：
采用無線傳感網(wǎng)的監(jiān)測方案，能滿足快速部署需求、減少專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)配置工作(自動組網(wǎng))，同時滿足遠程配置和分析(可自定義的采集、獲取和分析數(shù)據(jù))。還具有以下優(yōu)勢：
1、方案簡捷易行，實用性強；
2、與傳統(tǒng)方案相比，可顯著減少濾波器、線纜等中間設(shè)備采購；
3、可隨時隨地隨需增減測點、調(diào)整測點類型，支持由小到大平滑擴建；
4、支持移動智能終端APP，有利于應急監(jiān)測的快速實施和進行；
5、無線測點自帶電源市場上有可堅持3年以上，無需供電及防雷等保護；
6、方案分布式特點，數(shù)據(jù)集中接入在線系統(tǒng)，適合大規(guī)模部署；
7、一年可完成300個橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)施工；
在線監(jiān)測系統(tǒng)特點：
使用在線監(jiān)測系統(tǒng)，按需付費的在線監(jiān)測系統(tǒng)云系統(tǒng)，因購買服務(wù)方式能有效降低系統(tǒng)使用門檻。通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，能實時數(shù)據(jù)查看、健康評估、閾值預警、時間序列分析等。系統(tǒng)應具有以下特點：
1、提供直觀明了的圖表，分析方便快捷；
2、可將多種相關(guān)因素共同繪圖，快捷、直觀地查看趨勢及關(guān)聯(lián)變化；
3、圖表數(shù)據(jù)量可簡可繁可定制，可直接用于多種工作報告；
4、提供時均值、日均值、變化速率等統(tǒng)計值的實時計算和更新；
5、提供多級閾值預警設(shè)置及對應報警，快速的風險等級評估；
6、提供數(shù)據(jù)導出，以便用戶采用第三方軟件進行分析；
7、自帶數(shù)據(jù)加密等安全機制，防止非法接入和使用；
8、提供Android和IOS APP。
以光纖物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能檢測技術(shù)擁有預知橋梁病害的發(fā)展趨勢的能力, 可為橋梁預防性養(yǎng)護提供必要的技術(shù)支持, 對延緩橋梁大修和翻建的期限, 提高橋梁的使用水平和壽命, 為設(shè)計、施工和管養(yǎng)單位決策提供參考依據(jù)。
BIM技術(shù)在現(xiàn)代橋梁建設(shè)階段應用較多，而將其成功應用到運營階段的較少，依托BIM技術(shù)能實現(xiàn)大橋全生命周期管養(yǎng)。
1、在大橋建設(shè)期，依托BIM技術(shù)創(chuàng)建了BIM協(xié)同管理系統(tǒng)。在大橋建設(shè)之初，項目依據(jù)橋梁設(shè)計，集合橋梁各部件的具體幾何尺寸、材料屬性、配置特征等基本信息，創(chuàng)建BIM數(shù)字化信息模型。同時集成了質(zhì)量、進度、安全、風險、成本控制等信息，輔以GIS、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)了規(guī)劃、設(shè)計、建造、管理的全過程信息化管理。一是生成計劃與實際進度信息模型，通過可視化查詢、偏差狀態(tài)分析，追蹤工程進度；二是通過手機端采集現(xiàn)場質(zhì)量安全問題推送至平臺，推送短信提醒，實現(xiàn)問題采集、跟蹤、處理閉合式管理；三是分解工程量清單，把工程量及費用信息賦予模型，實現(xiàn)計劃與實際成本比對管控；四是對接視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，實時動態(tài)監(jiān)控現(xiàn)場施工人員與環(huán)境安全。
2、在大橋運營期，基于BIM模型開發(fā)了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個集結(jié)構(gòu)分析計算、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等高新技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)工程。監(jiān)測系統(tǒng)由3大部分組成：健康監(jiān)測系統(tǒng)、健康與安全分析評估系統(tǒng)、管理應用系統(tǒng)。
(1)健康監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)負責結(jié)構(gòu)安全信息采集。主要采集主橋、引橋、懸索等位置安裝的近700個傳感器信息，包括橋梁結(jié)構(gòu)的荷載(風力、溫度、交通荷載、地震等)，橋梁結(jié)構(gòu)靜力響應(線形、索力、應力等)，橋梁結(jié)構(gòu)動力特性(頻率、阻尼比和模態(tài)振型等)，以及橋梁結(jié)構(gòu)在運營期出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)變化信息。
(2)健康與安全分析評估系統(tǒng)。健康與安全分析評估系統(tǒng)負責結(jié)構(gòu)安全信息處理判斷。結(jié)構(gòu)安全信息處理判斷就是識別影響結(jié)構(gòu)安全性的各種因素，包括建筑材料性能退化、結(jié)構(gòu)抗力下降、荷載超限、結(jié)構(gòu)靜力及結(jié)構(gòu)動力特性等參數(shù)的異常變化。通過對這些參數(shù)的測試采集、分析處理和識別判斷，形成健康監(jiān)測日報、月報和年報輸出數(shù)據(jù)及圖形，評估橋梁結(jié)構(gòu)安全等級和適用條件。
(3)管理應用系統(tǒng)。管理應用系統(tǒng)包括安全預警、危險報警、交通管制和管養(yǎng)決策等方面。同時，利用健康與安全監(jiān)測系統(tǒng)提供的平臺進行設(shè)計驗證方面的研究工作，能夠分析橋梁在各種荷載長期作用下的靜動力特性變化規(guī)律。通過管理應用系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全主動控制。
建設(shè)智慧橋梁需要從項目全生命周期角度出發(fā)，以BIM技術(shù)為核心，以移動互聯(lián)網(wǎng)等先進信息技術(shù)為手段，通過打破信息斷層，有效控制工程信息的采集、加工、存儲和交流，構(gòu)建信息的創(chuàng)造、傳遞、評估和利用的良性循環(huán)機制。實現(xiàn)智慧設(shè)計、智慧建造和智慧管養(yǎng)，支持決策者對項目進行合理的協(xié)調(diào)、規(guī)劃和控制，進而不斷提升橋梁技術(shù)創(chuàng)新、信息化和智能化水平
1、智慧管養(yǎng)
針對工務(wù)部門的現(xiàn)場檢查，直接利用移動終端進行數(shù)字化信息采集，實時上傳病害描述、照片和視頻等內(nèi)容，免去了“手工記錄一數(shù)據(jù)錄入一導人系統(tǒng)”的繁瑣步驟，不僅提高了巡檢效率，實現(xiàn)病害的立體展示，而且有利于病害的可持續(xù)追蹤，方便追溯管理。
2、病害庫及專家遠程會商
該模塊實現(xiàn)了運營期間病害的分類管理，關(guān)聯(lián)有效處理措施及維修養(yǎng)護過程，形成規(guī)范的管養(yǎng)步驟和流程。針對新病害，采取專家遠程會商，及時獲取有效處理措施，并補充和完善病害庫，形成有機良性循環(huán)。
3、病害處理流程
基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，搭建基于車-線-橋的數(shù)字化管養(yǎng)系統(tǒng)，集成智能巡檢、病害庫和知識庫管理等模塊。綜合設(shè)計、施工、聯(lián)調(diào)聯(lián)試等信息，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對多源數(shù)據(jù)進行分析和深度挖掘。結(jié)合相關(guān)規(guī)范、標準，梳理并構(gòu)建橋梁結(jié)構(gòu)性能評價的基本指標體系，最終實現(xiàn)基于“狀態(tài)修”的智慧管養(yǎng)體系，為今后類似工程的設(shè)計、施工和運營提供技術(shù)依據(jù)
BIM標準體系下需要創(chuàng)建統(tǒng)一的BIM模型、數(shù)據(jù)傳遞交換、存儲、交付、實施、管理等相關(guān)指南，形成智慧橋梁BIM技術(shù)應用標準體系。其中包括：
1、基于BIM技術(shù)的項目協(xié)同綜合管理平臺搭建面向多參與方、多階段的BIM管理平臺，為各階段的BIM應用及各參與方的數(shù)據(jù)交換提供一體化信息平臺支持，打造各方信息無損傳遞和數(shù)據(jù)共享的生態(tài)鏈。
2、構(gòu)件庫、模型庫的建設(shè)基于參數(shù)化建模，搭建橋梁構(gòu)件庫和模型庫，累積標準構(gòu)件的幾何尺寸、屬性信息，提高設(shè)計效率及質(zhì)量。
3、模擬與分析
研究基于BIM模型的數(shù)值模擬和空間分析，實現(xiàn)與力學分析軟件的接口設(shè)計，完成建模、計算、分析評估和優(yōu)化的成套流程。
4、數(shù)字化施工與施工管理系統(tǒng)
基于BIM技術(shù)，搭建多維施工管理系統(tǒng)，完善和集成多個數(shù)字化施工模塊，實現(xiàn)不同階段信息的關(guān)聯(lián)查詢，追溯管理。實現(xiàn)施工信息資源的智能化、標準化、專業(yè)化的深層次應用，達到提升橋梁工程結(jié)構(gòu)建造質(zhì)量和管理水平的目的。
5、多源數(shù)據(jù)綜合分析技術(shù)
集設(shè)計、建造、聯(lián)調(diào)聯(lián)試、試驗、智能巡檢及車-線-橋環(huán)境耦合系統(tǒng)等多源數(shù)據(jù)于一體，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)挖掘、預測分析、關(guān)聯(lián)分析等專用算法庫和模型庫，將不同階段的數(shù)據(jù)進行綜合分析和高效利用，為大橋進行狀態(tài)診斷、預測分析和健康管理提供基礎(chǔ)。
6、基于全生命周期的BIM運維管理系統(tǒng)研究
融合先進信息技術(shù)，創(chuàng)建包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、運營、養(yǎng)護維修等內(nèi)容的全生命周期BIM管養(yǎng)系統(tǒng)，將動態(tài)軌檢車、靜態(tài)軌道監(jiān)測系統(tǒng)、橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)、工務(wù)監(jiān)(檢)測等信息納入多維度的監(jiān)測內(nèi)容。采取多源數(shù)據(jù)分析手段，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)性能評判、預測和健康管理的綜合技術(shù)體系，實現(xiàn)大橋維護管理的信息化、自動化和智能化，最終實現(xiàn)基于“狀態(tài)修”的橋梁管養(yǎng)模式升級
業(yè)界新的實踐是：通過“物聯(lián)網(wǎng)+移動通信+互聯(lián)網(wǎng)+云計算+BIM技術(shù)+橋梁結(jié)構(gòu)分析”理念和技術(shù)的綜合運用，可對橋梁結(jié)構(gòu)安全實施全過程、全天候、全覆蓋在線監(jiān)測，從而創(chuàng)建起一套先進的、科學的橋梁健康監(jiān)控和評價體系。通過對橋梁的綜合狀態(tài)實施系統(tǒng)檢查、科學分析、客觀評估，使管理者能夠準確掌握橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能、使用性能和耐久性能，進而采取更加具有針對性和預防性的管養(yǎng)措施，確保橋梁運營安全。與此同時，借助現(xiàn)代信息手段和專家診斷分析系統(tǒng)，利用這一平臺，可以更加精準地分析、判斷和預測橋梁使用性能的變化，為橋梁科學管養(yǎng)和橋梁設(shè)計、施工的優(yōu)化提供科學、客觀的依據(jù)，從而提高橋梁本質(zhì)安全度，降低橋梁建設(shè)和運行的綜合成本。
為什么說5G+橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測會大規(guī)模興起呢？智慧城市中國首席咨詢專家周智勇分析認為：
首先，5G技術(shù)是一種以場景驅(qū)動的類似專網(wǎng)通信的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，因此，比較適合于高價值城市資產(chǎn)的管理、監(jiān)測、運維和服務(wù)；
其次，現(xiàn)代化的橋梁的生命周期通常在50年-100年以上，時間跨度大，基于智能手持終端的橋梁健康監(jiān)測設(shè)備如能在5G的支撐下，必將實現(xiàn)現(xiàn)場的可視化巡檢，可以發(fā)揮5G+AR的優(yōu)勢；
再次，未來隨著BIM+GIS+IOT應用的深入推進，利用5G技術(shù)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的支撐，有望改變傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計、建造、施工、運維、養(yǎng)護的理論和方法，實現(xiàn)智慧橋梁。
在橋梁建設(shè)技術(shù)論壇上專家介紹，一個大跨度橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)由少則50、多則300個以上的傳感器測點組成，其費用約占到橋梁總造價的0.25%—1.0%(2.0%)；監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計理念越來越側(cè)重于為橋梁的養(yǎng)護管理提供支撐，偏重監(jiān)測內(nèi)容和技術(shù)而輕視測試數(shù)據(jù)處理和評價的設(shè)計方案越來越不易被橋梁業(yè)主所接受；健康監(jiān)測系統(tǒng)本身的耐久性受到重視，要求傳感器和其他硬件具有可更換性，并且更換時不能影響到數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性；成橋后的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)與施工控制的監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，監(jiān)測數(shù)據(jù)內(nèi)容前伸到施工階段；結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估子系統(tǒng)和評估軟件的水平有所提高，注重橋梁專家對橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測結(jié)果分析評估的介入。
智慧橋梁建設(shè)當中要求綜合集成：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測集傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)建模、安全評定、壽命預測于一體，全天候不間斷地監(jiān)測橋梁荷載與環(huán)境作用、結(jié)構(gòu)局部和整體響應，全壽命監(jiān)測建模荷載與環(huán)境作用、推斷或在識別結(jié)構(gòu)損傷和性能退化。并在此基礎(chǔ)上，實時、定期或特殊極端事件下修正服役結(jié)構(gòu)的計算模型、分析和定量評定結(jié)構(gòu)的服役安全狀況、預測結(jié)構(gòu)剩余壽命，把握和預警結(jié)構(gòu)安全和壽命狀況，科學地支撐橋梁結(jié)構(gòu)安全壽命的管養(yǎng)維護與維修加固。
我國目前已有400余座大型橋梁安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)的運行、維護和升級，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測愈來愈在橋梁服役安全評定和壽命預測等方面發(fā)揮著重要作用。同時推動橋梁結(jié)構(gòu)，乃至土木工程結(jié)構(gòu)由現(xiàn)階段的“安全”設(shè)計為主，逐步邁向“安全和壽命”設(shè)計、評定、預測與維護的新臺階。
一是為結(jié)構(gòu)長期科學有序的監(jiān)測、巡檢、養(yǎng)護、管理提供一個數(shù)據(jù)平臺，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)長期的數(shù)字化和信息化檔案。過去是人為管理，對結(jié)構(gòu)不了解、不掌握;
二是盡早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自身或者行車過程中的危險狀態(tài)，在結(jié)構(gòu)危險萌芽階段時提前預警，確保安全，特別是鐵路，要實時提前發(fā)現(xiàn)事故隱患，提前排除確保安全;
三是有效掌控運行期間結(jié)構(gòu)的局部或整體長期使用狀態(tài)和發(fā)展趨勢，為養(yǎng)護決策提供數(shù)據(jù)與信息支持。
四是有效掌握交通基礎(chǔ)設(shè)施運營期在的運行狀態(tài)，為突發(fā)狀態(tài)時提供數(shù)據(jù)保障。
從宏觀上結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要目標：為結(jié)構(gòu)安全、設(shè)計校核、養(yǎng)護維修和監(jiān)測技術(shù)發(fā)展提供服務(wù);從技術(shù)細節(jié)和實現(xiàn)要求來說，健康系統(tǒng)是具備足夠的船干測試能力;二是具備數(shù)據(jù)采集和傳輸能力，這就與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān);三是需要對結(jié)構(gòu)的安全評估與健康診斷，首先是對結(jié)構(gòu)模型的修正與分析，對損傷的模型定位，損傷發(fā)生在什么地方，對結(jié)構(gòu)將來有什么影響，同時對結(jié)構(gòu)的安全性發(fā)出實時預警預報。這就是健康監(jiān)測的任務(wù)。
實時健康監(jiān)測是跨學科、多領(lǐng)域的綜合技術(shù)，將涉及到土木工程、動力學、材料學、傳感技術(shù)、測試技術(shù)、信號分析、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等等，所以結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展以致于通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。
隨著傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、自動化處理技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測朝著信息化、自動化的方向發(fā)展。
安全物聯(lián)網(wǎng)是一種集信息獲取、智能處理和數(shù)據(jù)分析為一體的新型技術(shù)，目前受到國內(nèi)外各界的高度關(guān)注，已在智能家居、、工業(yè)控制、智慧交通等領(lǐng)域得到大量應用。將安全物聯(lián)網(wǎng)應用于橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測不單單具有重要的現(xiàn)實意義，還具有重要的研究價值，在推動和發(fā)展智能化、數(shù)字化和信息化橋梁工程中起到了積極的作用。
物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測云平臺系統(tǒng)的主要功能是：對采集的數(shù)據(jù)存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、繪圖、報表匯總以及自動預警等服務(wù)，并可通過計算機瀏覽器與移動端App訪問使用。
其中，無線物聯(lián)網(wǎng)方案的優(yōu)勢是：
采用無線傳感網(wǎng)的監(jiān)測方案，能滿足快速部署需求、減少專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)配置工作(自動組網(wǎng))，同時滿足遠程配置和分析(可自定義的采集、獲取和分析數(shù)據(jù))。還具有以下優(yōu)勢：
1、方案簡捷易行，實用性強；
2、與傳統(tǒng)方案相比，可顯著減少濾波器、線纜等中間設(shè)備采購；
3、可隨時隨地隨需增減測點、調(diào)整測點類型，支持由小到大平滑擴建；
4、支持移動智能終端APP，有利于應急監(jiān)測的快速實施和進行；
5、無線測點自帶電源市場上有可堅持3年以上，無需供電及防雷等保護；
6、方案分布式特點，數(shù)據(jù)集中接入在線系統(tǒng)，適合大規(guī)模部署；
7、一年可完成300個橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)施工；
在線監(jiān)測系統(tǒng)特點：
使用在線監(jiān)測系統(tǒng)，按需付費的在線監(jiān)測系統(tǒng)云系統(tǒng)，因購買服務(wù)方式能有效降低系統(tǒng)使用門檻。通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，能實時數(shù)據(jù)查看、健康評估、閾值預警、時間序列分析等。系統(tǒng)應具有以下特點：
1、提供直觀明了的圖表，分析方便快捷；
2、可將多種相關(guān)因素共同繪圖，快捷、直觀地查看趨勢及關(guān)聯(lián)變化；
3、圖表數(shù)據(jù)量可簡可繁可定制，可直接用于多種工作報告；
4、提供時均值、日均值、變化速率等統(tǒng)計值的實時計算和更新；
5、提供多級閾值預警設(shè)置及對應報警，快速的風險等級評估；
6、提供數(shù)據(jù)導出，以便用戶采用第三方軟件進行分析；
7、自帶數(shù)據(jù)加密等安全機制，防止非法接入和使用；
8、提供Android和IOS APP。
以光纖物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能檢測技術(shù)擁有預知橋梁病害的發(fā)展趨勢的能力, 可為橋梁預防性養(yǎng)護提供必要的技術(shù)支持, 對延緩橋梁大修和翻建的期限, 提高橋梁的使用水平和壽命, 為設(shè)計、施工和管養(yǎng)單位決策提供參考依據(jù)。
BIM技術(shù)在現(xiàn)代橋梁建設(shè)階段應用較多，而將其成功應用到運營階段的較少，依托BIM技術(shù)能實現(xiàn)大橋全生命周期管養(yǎng)。
1、在大橋建設(shè)期，依托BIM技術(shù)創(chuàng)建了BIM協(xié)同管理系統(tǒng)。在大橋建設(shè)之初，項目依據(jù)橋梁設(shè)計，集合橋梁各部件的具體幾何尺寸、材料屬性、配置特征等基本信息，創(chuàng)建BIM數(shù)字化信息模型。同時集成了質(zhì)量、進度、安全、風險、成本控制等信息，輔以GIS、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)了規(guī)劃、設(shè)計、建造、管理的全過程信息化管理。一是生成計劃與實際進度信息模型，通過可視化查詢、偏差狀態(tài)分析，追蹤工程進度；二是通過手機端采集現(xiàn)場質(zhì)量安全問題推送至平臺，推送短信提醒，實現(xiàn)問題采集、跟蹤、處理閉合式管理；三是分解工程量清單，把工程量及費用信息賦予模型，實現(xiàn)計劃與實際成本比對管控；四是對接視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，實時動態(tài)監(jiān)控現(xiàn)場施工人員與環(huán)境安全。
2、在大橋運營期，基于BIM模型開發(fā)了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個集結(jié)構(gòu)分析計算、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等高新技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)工程。監(jiān)測系統(tǒng)由3大部分組成：健康監(jiān)測系統(tǒng)、健康與安全分析評估系統(tǒng)、管理應用系統(tǒng)。
(1)健康監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)負責結(jié)構(gòu)安全信息采集。主要采集主橋、引橋、懸索等位置安裝的近700個傳感器信息，包括橋梁結(jié)構(gòu)的荷載(風力、溫度、交通荷載、地震等)，橋梁結(jié)構(gòu)靜力響應(線形、索力、應力等)，橋梁結(jié)構(gòu)動力特性(頻率、阻尼比和模態(tài)振型等)，以及橋梁結(jié)構(gòu)在運營期出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)變化信息。
(2)健康與安全分析評估系統(tǒng)。健康與安全分析評估系統(tǒng)負責結(jié)構(gòu)安全信息處理判斷。結(jié)構(gòu)安全信息處理判斷就是識別影響結(jié)構(gòu)安全性的各種因素，包括建筑材料性能退化、結(jié)構(gòu)抗力下降、荷載超限、結(jié)構(gòu)靜力及結(jié)構(gòu)動力特性等參數(shù)的異常變化。通過對這些參數(shù)的測試采集、分析處理和識別判斷，形成健康監(jiān)測日報、月報和年報輸出數(shù)據(jù)及圖形，評估橋梁結(jié)構(gòu)安全等級和適用條件。
(3)管理應用系統(tǒng)。管理應用系統(tǒng)包括安全預警、危險報警、交通管制和管養(yǎng)決策等方面。同時，利用健康與安全監(jiān)測系統(tǒng)提供的平臺進行設(shè)計驗證方面的研究工作，能夠分析橋梁在各種荷載長期作用下的靜動力特性變化規(guī)律。通過管理應用系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全主動控制。
建設(shè)智慧橋梁需要從項目全生命周期角度出發(fā)，以BIM技術(shù)為核心，以移動互聯(lián)網(wǎng)等先進信息技術(shù)為手段，通過打破信息斷層，有效控制工程信息的采集、加工、存儲和交流，構(gòu)建信息的創(chuàng)造、傳遞、評估和利用的良性循環(huán)機制。實現(xiàn)智慧設(shè)計、智慧建造和智慧管養(yǎng)，支持決策者對項目進行合理的協(xié)調(diào)、規(guī)劃和控制，進而不斷提升橋梁技術(shù)創(chuàng)新、信息化和智能化水平
1、智慧管養(yǎng)
針對工務(wù)部門的現(xiàn)場檢查，直接利用移動終端進行數(shù)字化信息采集，實時上傳病害描述、照片和視頻等內(nèi)容，免去了“手工記錄一數(shù)據(jù)錄入一導人系統(tǒng)”的繁瑣步驟，不僅提高了巡檢效率，實現(xiàn)病害的立體展示，而且有利于病害的可持續(xù)追蹤，方便追溯管理。
2、病害庫及專家遠程會商
該模塊實現(xiàn)了運營期間病害的分類管理，關(guān)聯(lián)有效處理措施及維修養(yǎng)護過程，形成規(guī)范的管養(yǎng)步驟和流程。針對新病害，采取專家遠程會商，及時獲取有效處理措施，并補充和完善病害庫，形成有機良性循環(huán)。
3、病害處理流程
基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，搭建基于車-線-橋的數(shù)字化管養(yǎng)系統(tǒng)，集成智能巡檢、病害庫和知識庫管理等模塊。綜合設(shè)計、施工、聯(lián)調(diào)聯(lián)試等信息，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對多源數(shù)據(jù)進行分析和深度挖掘。結(jié)合相關(guān)規(guī)范、標準，梳理并構(gòu)建橋梁結(jié)構(gòu)性能評價的基本指標體系，最終實現(xiàn)基于“狀態(tài)修”的智慧管養(yǎng)體系，為今后類似工程的設(shè)計、施工和運營提供技術(shù)依據(jù)
BIM標準體系下需要創(chuàng)建統(tǒng)一的BIM模型、數(shù)據(jù)傳遞交換、存儲、交付、實施、管理等相關(guān)指南，形成智慧橋梁BIM技術(shù)應用標準體系。其中包括：
1、基于BIM技術(shù)的項目協(xié)同綜合管理平臺搭建面向多參與方、多階段的BIM管理平臺，為各階段的BIM應用及各參與方的數(shù)據(jù)交換提供一體化信息平臺支持，打造各方信息無損傳遞和數(shù)據(jù)共享的生態(tài)鏈。
2、構(gòu)件庫、模型庫的建設(shè)基于參數(shù)化建模，搭建橋梁構(gòu)件庫和模型庫，累積標準構(gòu)件的幾何尺寸、屬性信息，提高設(shè)計效率及質(zhì)量。
3、模擬與分析
研究基于BIM模型的數(shù)值模擬和空間分析，實現(xiàn)與力學分析軟件的接口設(shè)計，完成建模、計算、分析評估和優(yōu)化的成套流程。
4、數(shù)字化施工與施工管理系統(tǒng)
基于BIM技術(shù)，搭建多維施工管理系統(tǒng)，完善和集成多個數(shù)字化施工模塊，實現(xiàn)不同階段信息的關(guān)聯(lián)查詢，追溯管理。實現(xiàn)施工信息資源的智能化、標準化、專業(yè)化的深層次應用，達到提升橋梁工程結(jié)構(gòu)建造質(zhì)量和管理水平的目的。
5、多源數(shù)據(jù)綜合分析技術(shù)
集設(shè)計、建造、聯(lián)調(diào)聯(lián)試、試驗、智能巡檢及車-線-橋環(huán)境耦合系統(tǒng)等多源數(shù)據(jù)于一體，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)挖掘、預測分析、關(guān)聯(lián)分析等專用算法庫和模型庫，將不同階段的數(shù)據(jù)進行綜合分析和高效利用，為大橋進行狀態(tài)診斷、預測分析和健康管理提供基礎(chǔ)。
6、基于全生命周期的BIM運維管理系統(tǒng)研究
融合先進信息技術(shù)，創(chuàng)建包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、運營、養(yǎng)護維修等內(nèi)容的全生命周期BIM管養(yǎng)系統(tǒng)，將動態(tài)軌檢車、靜態(tài)軌道監(jiān)測系統(tǒng)、橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)、工務(wù)監(jiān)(檢)測等信息納入多維度的監(jiān)測內(nèi)容。采取多源數(shù)據(jù)分析手段，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)性能評判、預測和健康管理的綜合技術(shù)體系，實現(xiàn)大橋維護管理的信息化、自動化和智能化，最終實現(xiàn)基于“狀態(tài)修”的橋梁管養(yǎng)模式升級
業(yè)界新的實踐是：通過“物聯(lián)網(wǎng)+移動通信+互聯(lián)網(wǎng)+云計算+BIM技術(shù)+橋梁結(jié)構(gòu)分析”理念和技術(shù)的綜合運用，可對橋梁結(jié)構(gòu)安全實施全過程、全天候、全覆蓋在線監(jiān)測，從而創(chuàng)建起一套先進的、科學的橋梁健康監(jiān)控和評價體系。通過對橋梁的綜合狀態(tài)實施系統(tǒng)檢查、科學分析、客觀評估，使管理者能夠準確掌握橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能、使用性能和耐久性能，進而采取更加具有針對性和預防性的管養(yǎng)措施，確保橋梁運營安全。與此同時，借助現(xiàn)代信息手段和專家診斷分析系統(tǒng)，利用這一平臺，可以更加精準地分析、判斷和預測橋梁使用性能的變化，為橋梁科學管養(yǎng)和橋梁設(shè)計、施工的優(yōu)化提供科學、客觀的依據(jù)，從而提高橋梁本質(zhì)安全度，降低橋梁建設(shè)和運行的綜合成本。
為什么說5G+橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測會大規(guī)模興起呢？智慧城市中國首席咨詢專家周智勇分析認為：
首先，5G技術(shù)是一種以場景驅(qū)動的類似專網(wǎng)通信的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，因此，比較適合于高價值城市資產(chǎn)的管理、監(jiān)測、運維和服務(wù)；
其次，現(xiàn)代化的橋梁的生命周期通常在50年-100年以上，時間跨度大，基于智能手持終端的橋梁健康監(jiān)測設(shè)備如能在5G的支撐下，必將實現(xiàn)現(xiàn)場的可視化巡檢，可以發(fā)揮5G+AR的優(yōu)勢；
再次，未來隨著BIM+GIS+IOT應用的深入推進，利用5G技術(shù)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的支撐，有望改變傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計、建造、施工、運維、養(yǎng)護的理論和方法，實現(xiàn)智慧橋梁。
