近（jìn）年來，橋梁事故屢見不鮮，或虛驚一場（chǎng），或人（rén）財兩失，嚴重程度大相徑庭。

就（jiù）在近日，相隔不到（dào）半個月的時間裏，接連發生了兩起橋梁事故。

4月26日，武漢鸚鵡洲長江大橋橋體出現波（bō）浪般的晃動。此後，該橋管養單位武漢市城（chéng）投集（jí）團公（gōng）司回應稱，此次橋梁異常振動係特定風況（kuàng）引起，振幅在設計允許範圍（wéi）內;橋梁結（jié）構運行正常，安全有保障。

5月6日下（xià）午，主跨888米的虎（hǔ）門（mén）大橋橋麵出現了幅度明顯的“抖動”，橋中間的隔離帶（dài）上的指示牌也（yě）隨（suí）之上下搖晃，甚至直到第二天淩晨仍在振動。

懸索橋振動模型

好在兩起事件都沒有造成人員傷亡，但也因此引起了（le）業界廣泛的關（guān）注。尤其後（hòu）者，以（yǐ）各種“姿勢”出（chū）現在各大（dà）平（píng）台的（de）熱搜榜上，引得社會各界人士紛紛站在自己的角度對此次事件發表了自己的“看法”：

而在各界或質疑、或猜測、或調侃、或借勢推銷的聲浪中，網友們也探（tàn）討起了“虎門大橋”是否是豆腐渣（zhā）工（gōng）程。就此（cǐ）我們采（cǎi）訪了業界專家：

5月10日，最新發布的報告對此作出了（le）回應，它確實不是豆腐渣工程!

從虎門大橋“呼吸（xī）”事件說（shuō）起（qǐ），我們怎麽看結構健康監測?

虎門大橋作為一座具（jù）有標杆意義（yì）的大橋，此次“呼吸”事件的發生（shēng）也給我們（men）現實生活帶（dài）來了巨大的借鑒意（yì）義：

預防已有橋梁事故發生的必要（yào）性，通過（guò）采用物聯網技術實現結（jié）構健（jiàn）康監測，提高發現類似情況的速度，從而能夠及時采取交通管製的措施;

發生突發事件後的評估為應急響應提供輔助決策;

給後續同類型橋梁設計優化提供數（shù）據和經驗，來（lái）源於真實的場景的數據（jù）比實驗數據（jù）有更高的參考價值。

在這些借（jiè）鑒意義的背後，是數據，是結構（gòu）健康監測，也是基於兩者而做出的事故提前預警。

如果說虎門大（dà）橋事件離大部分人的生活不夠近，那（nà）不妨從更加接近我們（men）生活的地方（fāng）聊起。

其實在我們的日常（cháng）生活中（zhōng），通過佩戴智能手環、智能手表等監測設備（bèi），實時監測心率、步數、環境噪聲等，再借助收集而來的數據分析人體的健康狀況，比如通過Apple Watch監測並輸出專業水平的心（xīn）電圖、糖（táng）尿病呼患者隨身佩戴血糖（táng）監測儀器以有效預防風險的發（fā）生等，這些都已經不（bú）是什麽新鮮事了。

那麽，如果把橋梁（liáng）比作人體，則橋（qiáo）上安裝的監測係統相當於功能豐富的智能監測設（shè）備，它們可實時收集各類環境監測數據，通（tōng）過這些數據（jù）再對橋梁狀況進行分析。同人體監測設備存在的目的一樣，結構健康監測係（xì）統的存在也是如此：

一方麵，通過（guò）長（zhǎng）期的結構（gòu）監測獲得結構響應的變化，這些數據具有長期性、累積性的及統計性的特征，有著獨特的（de）、不可替代的價值（zhí）。

另一方麵，對於一些已經存在的或者潛在的問題，監測係統也能夠跟（gēn）蹤其變化發展趨勢，為（wéi）結構性能變化以（yǐ）及損傷推演提（tí）供支持。

說了這麽多，何為結構健康（kāng）監測（cè）?

結構健康監測（cè）(structural health monitoring，SHM)利用現（xiàn）場的傳感設備獲取相關（guān）數據，實時（shí）感知、監測、識別（bié）、評定和預警結構荷載與環境作用、結構響應、結構性（xìng）能、結構狀態與安全（quán）水平。它高度集成了土（tǔ）木工程、信息科學、通（tōng）信科學、計算機科學、數據科學等多個專業領域的技（jì）術（shù），是保障結（jié）構全壽（shòu）命服役安全的有效方法和手（shǒu）段。

再來說說，結構健康監測（cè）發展過（guò）程中三個重要的時間節點：

即是監控係統，那到（dào）底能監控哪些關鍵（jiàn）指標想（xiǎng）必也是大家都（dōu）關心的內容。對（duì）於大型（xíng）橋梁來說，一個全麵的結構健（jiàn）康監（jiān）測係統可實現以下三個方麵：

第一（yī）：實現環（huán）境監測，如車輛載荷（hé）、船舶撞（zhuàng）擊、風速風向、風壓、地震、溫濕（shī）度、餘量和（hé）視頻監控等;

第二：實（shí）現結構整體響應，能監測到振動、變形、位移和轉角;

第三：實（shí）現結構局部響（xiǎng）應監測，包括應力應變、裂縫及索力。

總體來（lái）說（shuō），結構健康監測係統（tǒng）主要（yào）發揮著監（jiān）測及（jí）預警的作用。

結構專家如何進行橋梁結（jié）構監測係統設計?

人在（zài）健康的情況下（xià）尚且要長期（qī）進行監測，作（zuò）為在交通事（shì）業承擔了舉足輕重的作用的橋梁也是如此。那些表麵看似穩固的橋梁（liáng），或許存在著嚴重的安全隱患。突發異常變化的橋梁也不能武斷地認定是設計、施工存在問題，而是需要依賴土木結構專業知識，並結合長（zhǎng）期曆史數據進行推（tuī）論。

結構健康監測係統設計步驟

在確定結構健康監測係統的目標後，結合被監測結構的設計、施工圖紙資料以及曆年（nián）的檢測報告等，我們會對結構進行深入分析，了解結（jié）構的力學行為（wéi）規律，掌握起關鍵部位、荷載及理論響應，對監測（cè）方（fāng）案（àn）的結構部分進行（háng）概念設（shè）計。基於以上分（fèn）析才（cái）能進一步對監測係統的傳感器選型、布設方式、傳輸策（cè）略、數據存儲管理方（fāng）式等進行細（xì）化技術設計。

在（zài）這個係統中，每一個傳感器都（dōu）有自己的一塊手表(時基)，但由於晶振特性漂移，一段時間後手表的讀數相互（hù）出現了差異，因此需要定期對這些“手（shǒu）表”進（jìn）行統（tǒng）一調整(引（yǐn）入時間（jiān）同步機製)。否則在模態識（shí）別過程中就會引起模態振（zhèn）型相位角的（de）改變，進而導致解算出的模態振型錯誤（wù），監測係統將發生大量的誤報和漏報。目前，相關行業規範要求不同監（jiān）測數據的數據采集時（shí）間同步誤差宜小於0.1ms，但（dàn）目前相當數量的設備（bèi）實際指標達不到該（gāi）標準要求。

結構健康監測係統建設意義在（zài）哪裏?能提供什麽價值?

虎門大橋“呼吸”事件的（de）發生，讓我們明白了結構健康監測係統的核（hé）心價值體現在對（duì）數據的應用上，因為監測設備采集的數據零（líng）散而又片麵，並不（bú）能獨立提供價值。隻有結合結構專（zhuān）家（jiā）對被測對象結構特點的專業知識（shí），對監測得到的數據解析和利（lì）用，才能讓數據的（de）價值發揮到極致（zhì）。提到監測數據的應用，或許（xǔ）還可以用另外一個（gè）發生不久的（de）案例進一（yī）步佐證。

該案例的主角是四川瀘州橋（qiáo）隧群，該橋隧群（qún）監（jiān）測項目是全國範圍內首個完（wán）全采用無線傳感技術（shù）進（jìn）行結構（gòu）安全監測的（de）橋隧群項目，其建（jiàn）設（shè）工期為90個自然日，布設了近4000個傳感設備，實現了對全市30座橋梁、3座隧道的全（quán）天候實時自動狀況監測。2019年6月18日宜賓地震（zhèn），監測係統1小（xiǎo）時（shí）內即形成應急響應函，並在24小時內（nèi）生成應急分析報告，為橋隧安全運行提供了科學依據。該係統的建立標誌著瀘（lú）州公路交通管養模（mó）式向預防性、主動性轉變。

在這個案例中，正是通過對監測數據的分析、應用（yòng）才能及時響應並（bìng）快速（sù）生成分（fèn）析報（bào）告，化（huà）被動為主動。該案（àn）例的服（fú）務提供方為北京（jīng）源清慧虹信息科技有限公司，是一家國家級高新企業，也（yě）是由清華（huá）大學孵化（huà）的工業互聯網整體解決（jué）方（fāng）案代表企業及行業規範起草單位。

值得一提的是源清慧虹已連（lián）續5年服務於交通部索承體係橋梁國檢項目，在其方案中表現出了眾（zhòng）多的亮點：

(1) 快速無損布設、超長免維護期

(2) 災害全程記錄，提（tí）供完善的（de）結（jié）構響應原始數據

(3) 感知端人工（gōng）智能、百（bǎi）倍信息密（mì）度提升

(4) 關鍵芯片和協議自主（zhǔ）可控

(5) 組網自適應、排查“零（líng）延誤”

(6) 高精度授時、微秒級偏差

當結構健（jiàn）康監測遇上新基建......

我國交通建設投資不（bú）斷增加，未來橋梁建仍會保持（chí）上（shàng）升的趨勢，再（zài）加上由於我國早前建設的橋梁大部分還沒有加裝結構（gòu）健康監測係統，因此對於橋梁監測來說，這是增量與（yǔ）存量並存（cún）的藍（lán）海市場。

同時，“新基建”政（zhèng）策的出台為結構健（jiàn）康監（jiān）測市場（chǎng）“再添一把火”，帶來了更（gèng）多的市場（chǎng）機會。結構（gòu）健康監測具有（yǒu）由重設備轉變為重服務的特點，長期可靠的服務是客戶價值所（suǒ）在，這一（yī）點與新基建不謀而合。新基建（jiàn）可利用先進技術(無線傳感網、大數據分析、人工智能)解決基礎設施的建設和養護問題，這是無疑也是智慧城市的目標，而說到底結構健康監測也是實現智慧城市安全有保障的（de）手段之一。

在（zài）這樣（yàng）的情況（kuàng）下，新基建也（yě）將成為結構健康監測未來（lái）可拓展的市場方向。