非（fēi）常高（gāo）興能夠參加這次大會的報告學習。我匯報的題（tí）目是《大型（xíng）結構健康監測與互聯網+》。因為前（qián）天剛剛接到大會通知讓我做一個學習匯報，昨天加班寫了一個匯報稿，可能不能（néng）達到大家的要求，希望大家能夠原諒。

　　我們把高層建（jiàn）築、空間結構、大型橋梁、大型交通樞紐、大壩、長道隧道都作為大型結構，大（dà）型結構的安全性、可靠性與我們每個人密切相關。由於自然災害或人為因（yīn）素，或（huò）者是結構本身的性能、突發（fā）事件屢有發生，一旦某一個結構造成（chéng）損毀會造成經濟（jì）損失，會產生對生命財產的損失（shī）。所以說如何掌握大型結構，它的健康（kāng）狀態與我們每個人息息相關，成為各個領域關注（zhù）的重點。

　　所以我今天就把大型結構健康狀態與互聯網+做一個匯報交流。分三個方麵：一（yī）是結構安全保障麵臨（lín）的問題;二是結構健康狀（zhuàng）態與互聯網的關係;三是“互聯網+”時代的結構健康。

　　因為交通運輸是國（guó）民（mín）經濟的（de）基（jī）礎產業，是經濟發展的大動脈，在（zài）當今的經濟社會發展過程中起著至關重要的作用（yòng）。我們當前從國（guó）家提出的發展戰略就是以京津冀城市群為（wéi）代表（biǎo）的五大城市群建設，包括國家“一帶一（yī）路”和中國高鐵走出去的（de）發展戰略在這裏麵提（tí）的至關重要的問題就（jiù）是交通基礎設施（shī）起著相當大（dà）的作用。

　　目（mù）前，我國公路交通從建國初18.74萬公裏已經發展到現在的370萬公裏;我國鐵路由建國（guó）初的2.2萬公裏發展到現在的12萬公裏;而高鐵去年已經發展到（dào）1.6萬公裏，今年年（nián）底將（jiāng）達到1.9萬公裏;軌道交通在22個城市建成95條，達到3173公裏，到2020年預計達到超過6000公裏，而且隨（suí）著我國城市建設的發展多製式軌道交通也在（zài）我國迅速發展。

　　但其中交通基（jī）礎設施的安全保障麵臨著問題，一個是建國後的第一個高峰期到現在已經超過50多年，到上世紀90年代是第二個建（jiàn）設（shè）的高峰期，雖然年限不長，但是由於（yú）施工速度快（kuài），不合理的工期、不合理的質（zhì）量、不合理的合同，造成一些工程質量的短缺（quē），所以說（shuō）事故（gù）頻繁發（fā）生。由於這兩個原因我們交通基（jī）礎（chǔ）設施將迎來安（ān）全期的爆發期。雖然大家都（dōu）非常（cháng）重視（shì），但是如何從根本上解決這個（gè）問題現在是需要探索的。

　　這裏麵有兩大因素：一是自然災害、二是人為因素。自然災害是突發的，人為因素是與我們的思想觀念、素質管理、政策法規相關。所以這兩個因素導致我們一些（xiē）突（tū）發（fā）事件的發生。

　　那麽我們如何掌控結構的（de）安全狀態呢（ne）?這個結構的係統現在是什麽樣呢?我們如何防治呢?這樣我們就要實時了解結構的健康狀態。

　　從國家來說，高度重視結構健康狀態的發展，從國家中長期發展規劃來說製定了多個措施（shī）保證安全狀態，最關鍵的是幾（jǐ）個方麵，一個是在在（zài）結構安（ān）全（quán）期的狀態如何保障;二是如何進行監測（cè）和預報（bào），包括技術理論和裝備的研發。第二個問題是交通部，交通部（bù）也在對各種重大（dà）工程結構方麵進行技術攻關，這裏麵的第一個關鍵問題就是實（shí）時掌控結構的健康狀態，及時發現它的事故隱患，及時采取措施。包括自然災害的立（lì）體檢測、預報預測，這塊（kuài）是交通部近年來的重大課題。

　　從鐵道係統，因為我國鐵道係統發展迅猛（měng），特別是高速鐵路的（de）迅猛發展，如何保證整個全線運營（yíng）安全也是當今（jīn）和未（wèi）來發展的（de）重點，這裏麵主（zhǔ）要是對交通（tōng）基礎（chǔ）設施的重大工程結構的健康狀態的（de）安全性和發展進（jìn）行實時掌控。第二是在運行過程中事故（gù）起件、突（tū）發災害的狀態進行監控（kòng）。比如地震突發時如何提前捕捉它的信息，提（tí）前導致列車緊急製動。比如日本提前15秒獲得地震信息提前（qián）緊急製動避免（miǎn）生命財產的（de）損失（shī），所（suǒ）以說這塊（kuài）也是我們研發的重（chóng）點。

　　工信部在中長期和十（shí）二五以來對信息的感知、信息傳輸、信息處理、信息安（ān）全方（fāng）麵開（kāi）展行動，為今後大（dà）型工程結構監測和其他發展創造了很好的基礎（chǔ）。目前信息化、工業化兩化（huà）的（de）融合為大型交通基礎設施、為大型交通（tōng）工程的安全性進一步提供了保障。

　　對一（yī）個大型工程結（jié）構來說，從它的（de）設計、建造、運營（yíng）到損傷、老化是全壽命的，全壽命過程中如何（hé）保（bǎo）障它的安全性，我們采取了在使（shǐ）用過程中的監測，在運用過（guò）程中的連續監測，實時掌握它的健康狀態。從測試分析到結構的安全評估，對結構的維護形成完整的全（quán）壽命過程的保障，就像醫生給人看病一樣，我們對結構也建立了健康監測係統。

　　我（wǒ）們一般分成三大部分，一（yī）是監測（cè）係統，采用什麽樣的傳感技術能夠完整、長期、準確、連續（xù）地（dì）獲得信息;二是（shì）信息的處理與傳輸部分，這部分保證對信息實時、快速傳到（dào）監控中心（xīn）;三是（shì）對（duì）數據的分析處理，對它的損傷程度（dù）、損傷位置進行識別，做（zuò）出判斷;四是養護維修進行修護，這就構成（chéng）我們結構的安全係統，這（zhè）個係統涉及到多學科，既包含對（duì）結構專業（yè）人員，也涉及到計算機信息處理（lǐ）的人員，這塊健康結構的（de）監測（cè）與互聯網就結（jié）合起來了。

　　這樣的話依據結構養護的需求以及當今科技手段，實現結構狀態（tài）數字化和信息化，推動主動式（shì）養護與（yǔ）管理進步，有效提高和保障結構運營的（de）檢測（cè）、養護和管理（lǐ）水平，降（jiàng）低全壽命期運營安全風險，延長安全使用壽命（mìng）意義重大。一個工程結構我（wǒ）們（men）百年設計，如（rú）何（hé）在百年過程中保障安全，延長使用（yòng）壽命就是我們（men）當前所需要做的重要工作。

　　從國外（wài）來說，高度重視大型結構（gòu）的健（jiàn）康監測，從（cóng）上個世紀一路走在（zài）我們國（guó）家（jiā）的前麵，比如這是（shì）從美國、法國、日本、丹麥等（děng）國建的一（yī）些特大橋（qiáo）梁（liáng）的監測係（xì）統，來實時（shí）預報結構運行（háng）的安全狀態，實時預測自然災害突發後對結構的影響（xiǎng）確（què）保（bǎo）它的運營安全。

　　我們國家（jiā）從上個世紀末也開始開（kāi）展健康監測係統的研究，雖然時間短（duǎn），但是發展快，隨著我國大批大型工程建設，大型交通基礎設施的建設如何保證結構的質量，如何保（bǎo）證（zhèng）運營安全成為結構健（jiàn）康監測的任務。

　　健康係統（tǒng）的主要有四個方麵：一是為結構長期科學有序（xù）的監測、巡檢、養護、管理提供一個數據平台，建（jiàn）立結構長（zhǎng）期的數字化和信息（xī）化檔案。過去是人為管理，對結構不了（le）解、不掌握;

　　二是盡早發現結構自身或者行車過程中（zhōng）的危（wēi）險狀態，在結構危險萌芽階段時提前預警，確保安全，特別是鐵路，要實時提前發現事故隱患，提前排除確保安全;

　　三是有效掌控運行（háng）期間結構（gòu）的局部或整（zhěng）體長期使用（yòng）狀態和發展趨勢，為養護決策提供（gòng）數據與信息支持。

　　四是有效掌（zhǎng）握交通基礎設施運營期在的運行狀態，為突發狀態時提供數（shù）據保（bǎo）障。

　　從宏觀上結構健康（kāng）監測係統的主要目標：為結（jié）構安（ān）全、設計校核、養（yǎng）護維修和監測技（jì）術發（fā）展提（tí）供服務;從技術細節和實現要求（qiú）來說，健康檢測係統是具備足夠的船幹測試能力（lì）;二是具備數據采集和傳（chuán）輸能（néng）力（lì），這就與互聯網相關;三是需要對結構的安全評估與（yǔ）健康診斷，首先是對結構模型的修正與（yǔ）分析，對損傷（shāng）的模型定位，損傷（shāng）發生在什麽地方，對結構（gòu）將來有什麽影響，同時對結構的安全性發出（chū）實時預警（jǐng）預報。這（zhè）就是健康監測的任務。

　　實時健（jiàn）康監測是跨學科、多領（lǐng）域的綜（zōng）合技術，將涉及到土木工程、動力學、材料學、傳感技術、測試技（jì）術、信號分析、計算機技術以及網絡通信技術等等，所（suǒ）以（yǐ）結構健康監測係（xì）統的發展以致於通信與（yǔ）網絡技術的（de）發展緊密相關。

　　我校在健康（kāng）監測中的研究對大型工程結構建立了相應（yīng）的監測係統。比如這是結合我國蕪湖長江（jiāng）大橋、武漢長江大橋等建立了一套監測（cè）分析係統，一個是小集中式分測係統二是遠（yuǎn）範（fàn）圍的實（shí）時監測，掌握它的運行狀態和每一個結構的健康狀況。可（kě）以適用於多個（gè）工程結構，滿足不同規（guī）模、不同類型的健康監測內容（róng），從（cóng）而很好地解決了結構（gòu）監測的問題。

　　比如這是蕪（wú）湖長江大橋係統，這是我國第一個大跨矮塔長（zhǎng）江大橋，為了保證結構安全建立了長期的實（shí）時（shí）監控係統，現在已（yǐ）經建立了15年，當時是30個人員配（pèi）備，現（xiàn）在（zài）減（jiǎn）到15個人。武漢長江大橋是50年代建設的一座50多年（nián）的老橋（qiáo），發行了11次大型船舶撞擊事故，每次都會進行封橋進行監測，建立了監測係統（tǒng）以後2011年有一個萬噸級撞擊到七好柱，在撞擊過程中實時掌握結構損傷狀態，發（fā）生預警，對整個橋梁（liáng）維護和運營起到了保障作用。

　　同時，對一些長大隧道（dào）的施（shī）工過程和運營安全也建立了實時監（jiān）測係統。對我國第一條大型的秦皇島到大秦的大秦線進行了廣域（yù）監測係統，進行實時監測。同時東（dōng）北世界第一條哈大鐵路進行（háng）監控，對路基狀態（tài）進行了實時監測（cè）係統，為運行安全提供安全保障。對青藏鐵路是我（wǒ）國建立的第一條高寒高（gāo）原鐵（tiě）路，在海拔4000米以上，有550公裏的凍土區，人工監測是不可（kě）能的，我們在高（gāo）寒高原上建立了第一條長期自動檢測係統，人民日報報道為青藏（cáng）鐵路安裝了千裏眼，為（wéi）青藏鐵路的運營安全提供了技術保障。

　　通過上（shàng）述的研究，我們現在分成兩代，一是大型的實時監測（cè），現在總結（jié）起來擴展性差，施工複雜性和建設費（fèi）用高，基於互聯網的發展，基於（yú）現代信息技術的發展，我們發展了複合網的（de）模式，麵向廣域範圍的結構實時監測，可（kě）以考慮可靠性的（de）多通信製式支（zhī）持，遠程化，智能化（huà）信號與信息處理，這也是今（jīn）後發展（zhǎn）的重點方向。

　　所以未來（lái）的目標是以結構運營安全與維護為服務對象，以現代化監測全息、泛在、智能為要求，以結構物聯網為基礎，以提供專業化的海量數據計算服務為平（píng）台，是對現有結構健康監測係統的拓展（zhǎn），以促進建設形態與養護模式的創新與改進。現在的養護與維修是定期式的（de），運行過程中（zhōng）每個結構的質量不一樣，管理不一樣（yàng）有提前損壞的也有延遲（chí）損壞（huài）的，不能實時監（jiān）測，有了這個方案以後（hòu）我們就可以實時掌（zhǎng）控它的狀（zhuàng）態，及時維護維修，我們叫按需維（wéi）修，這就節省了投入。

　　健康監測係統與平台的新特征與能力（lì）是什麽呢?主要有四個方麵：一是隨著結構建設規模的越來越大，結構建築物數量的越來越多，組（zǔ）成監測係統（tǒng）傳感（gǎn）網絡的采集、傳輸的數據（jù）量接近（jìn）海量，同時新型機動車輛的檢測對階段數據類型不斷豐富將出現大數據的（de）特點，也就是說我們將會（huì）長期（qī）、完整地獲取各結構的信（xìn）息，對信息的處理成為今後麵對的問題。

　　二是在健康監測領域管理者（zhě）最關注的是及時（shí）掌握結構的（de）異常狀態、安全（quán）狀態，必要（yào）的時候要對它進行維護和管理，根本就是基於對於數據規（guī）律的挖掘，有助於充分（fèn）利用數據價值，所以說大數據和互（hù）聯網將為（wéi）科學研究提供新一步（bù）的途徑。這是我們今（jīn）後研究和發展的重點。

　　三是設計和研究（jiū）者將（jiāng）關注與（yǔ）結（jié）構運營時的荷載與響應是否與設計相一致。過去研究是在（zài）實驗室建立的小模型，現在如果有了實時的對結構的監測，我們每一個結構物都是我們的實驗模型，都是我們的實驗實體，都（dōu）是我們的研究對象，這就（jiù）可以及時提升結構設（shè）計的安（ān）全性，而且結構與經濟的平衡更好，保證（zhèng）結構壽命更長，找（zhǎo）到平衡點。

　　四是在多（duō）結（jié）構健康監測數（shù）據分析需求形成規模時，專業數據分析中心的雲計算係統提供的數（shù）據分析（xī）與共享服（fú）務將會質優而價（jià）廉。隨著信息係統和互聯網的發展為這樣的（de）監測係統提供廉價的服務成為可能，基於數據的服務業更具針對性和準確性，智能化和智慧化係（xì）統特性更為顯著，使未來的智慧城市成（chéng）為（wéi）可能。

　　這是整個監測（cè）係統+互聯網的特征更加顯現。

　　目前（qián）我們（men）正在構建以京滬高（gāo）速鐵路橋梁群為重點的監測係統，二是以朔黃重載鐵路多區段鐵路監測係統也正在（zài）建立，三是河北山（shān）區高（gāo）速公路以榮烏等路段建立長期的（de）監測係統。

　　互聯網+的未來大有可能，以京津冀（jì）城市（shì）群智能交（jiāo）通體係為代表的構（gòu）建實時掌控路網的實時動態;二（èr）是基於數字化、信息化市政管（guǎn）網監控（kòng）係統的構（gòu）建（jiàn），同時信息（xī）技術在大型交通工程中的選線、勘察、設計、維護、運營、管理全壽命的周期進行管理（lǐ）;包括對防（fáng）災監（jiān）控構（gòu）建。也就是說互聯網+結構的健康監測（cè）對（duì）整個大型結構未來的安全性、可靠性將起到很好的（de）作用。