就在舉國歡慶勞動節(jié)之時，虎門大橋“虎軀一震”給全國人民來了個“深呼吸”。

作為廣深珠高速公路網的主要組成部分，虎門大橋是廣東沿海地區(qū)重要的交通樞紐，始建于1992年，1997年通車至今，大橋一直都十分平穩(wěn)。

但是在5月5日下午，虎門大橋發(fā)生異常抖動，甚至在今日凌晨都有振動。出現該情況后，國內相關領域專家奔赴現場進行勘察，給出了目前最可信度最高的說法，初步認定此次虎門大橋的振動主要是因為沿橋跨邊護欄連續(xù)設置水馬（擋墻），破壞了大橋的斷面流線型，在特定風環(huán)境條件下，產生了橋梁渦振現象。

幸運的是，專家組表示虎門大橋屬于懸索橋，結構安全可靠，不會影響虎門大橋后續(xù)使用的結構安全和耐久性。

但是，并不是所有的橋梁公路等基建在對抗外力的情況下都那么幸運。關于大橋因外力坍塌最著名的例子是1940年塔科馬海峽大橋，同樣是懸索橋，但是在通車4個月后，突然被微風摧毀?；氐絿鴥?，去年10月臺灣省宜蘭縣21年橋齡的南方澳跨港大橋和無錫高架橋皆因外力發(fā)生結構型橋梁垮塌。

由于近幾年我國重型汽車數量等帶來的交通壓力越來越大，同時惡劣天氣帶來的腐蝕性也越來越高，對于有一定使用年代的橋梁和基建結構產生了不小的負面影響。所以，橋梁的健康檢測、結構安全評估以及損耗監(jiān)測等顯得尤為重要。

實際上，虎門大橋作為重要的交通樞紐，其實是有一套監(jiān)測系統(tǒng)的。根據論文顯示，虎門大橋在設計之初就加入了GPS位移、應變實時、長期形變、超限超載等監(jiān)測系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)的作用，實時獲取橋梁在各種情況下的受力、工作狀態(tài)，以及抗風和抗震等結構參數，實現對橋梁的安全監(jiān)測。

從虎門大橋監(jiān)測系統(tǒng)的表現來看，融入物聯網的基建監(jiān)測系統(tǒng)未來的市場將會加速擴大。根據數據顯示，國內目前鐵路營運里程12.9萬公里，橋梁20萬座；公路總里程14.26萬公里，82.55萬座橋梁；還有一些2萬余座水電站、200多個機場等大型公共基礎設施。在這些大型基建里面，并不是所有的設施都有完整的安全監(jiān)測系統(tǒng)，同時，在新基建的加持下，相關監(jiān)測系統(tǒng)的需求和市場只會大幅增加。

物聯網在橋梁監(jiān)測中的應用

事實上，早已經有類似的解決方案在上海、武漢等地施行，物聯網技術在結構監(jiān)測領域的應用案例也屢見不鮮。

具體來說，打造一個完整的物聯網監(jiān)測系統(tǒng)閉環(huán)包括數據采集、數據傳輸、數據中臺以及應用端。數據采集包括智能傳感器、傳感網和巡檢終端等；數據傳輸包括LoRa、NB-IoT等；數據中臺包括數據管理、分析以及可視化平臺；應用層則對應了各類基建設施，對于安全性需求較高的領域，例如軌道交通、能源行業(yè)等等。

（圖片來源：源清慧虹）

橋梁是連接現代交通的“咽喉”，然而其一旦建成投入使用后，就會進入不斷退化、老化的階段。

港珠澳大橋

近些年，一些列的橋梁損害甚至坍塌事故，都在提醒我們必須高度重視橋梁的健康檢測與安全評估，及危橋的損傷檢測和監(jiān)控，爭取消除隱患。所以對橋梁健康狀況進行監(jiān)測和評價，掌握其健康狀況是有非常重要的意義。橋梁結構的監(jiān)測也就成為橋梁結構安全養(yǎng)護和保障正常使用的主要技術手段。

顯然，監(jiān)測的過程僅靠人力是不可能的——費時費力費成本不說，還無法做到監(jiān)測的實時性，像上文中提及的“南方澳大橋21年未做獨立檢測”的現象絕非個例。因此，物聯網技術在遠程橋梁結構健康監(jiān)測中，成為一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

在小編看來，物聯網技術應用于橋梁監(jiān)測主要體現在兩個方面：

01

應對貨車超載

在高架橋兩端加裝路面壓力傳感器，通過物聯網進行車輛載重和類型識別，和攝像頭聯接獲取違規(guī)車輛的車牌信息，在進行分級實時告警的同時，還可以統(tǒng)計路面總體載荷。

案例：

目前，交通設施智能管理平臺已在上海投入試運營。今后超載貨運車一旦違規(guī)駛上高架橋梁，橋上埋設的線圈會自動感知微小受力變化，同步向智能管理平臺報警。據相關工程技術專家介紹，以前高架橋梁對重車的監(jiān)控大都是人工觀察，今后可以通過在道路內植入帶有信號發(fā)射功能的傳感器，實時監(jiān)測每一座設施的荷載和運作狀況。

一旦有超過該橋梁負荷的卡車出現，傳感器能及時感應并向監(jiān)控平臺自動報警，工作人員上報信息，由執(zhí)法者對違規(guī)卡車進行及時處理。目前，這項技術已經在松江辰塔大橋試運作。

02

對橋梁健康狀況進行日常監(jiān)測

在大橋中植入若干個不同種類的傳感設備，另設立匯集節(jié)點/網關和實時監(jiān)測平臺，利用低功耗廣域網等技術無線傳輸監(jiān)測數據并發(fā)送數據至匯集節(jié)點，再將數據傳入平臺層進行儲存、處理與分析，并根據分析結果及時采取應對措施，比如當橋梁極限承載力損失嚴重時，考慮將其拆除。

案例：

在武漢市，中鐵大橋科學研究院的技術人員為42座橋梁安裝15種、共1929個傳感器，硬件設備更是達到了25類、共3053套。技術人員將通過這些傳感器和硬件設備對橋梁的結構安全（即應變、裂縫、位移、撓度、傾角、溫濕度）、車輛荷載（即車型、車速、車重、軸重、車長）、獨柱墩匝道傾覆及滑移（即應變、位移、傾角）、沉降及橋面線形（即撓度、GPS）等關鍵參數進行監(jiān)測。

橋梁的結構狀況、基礎沉降、車輛監(jiān)測抓拍等各種監(jiān)測數據將實時地通過互聯網存儲至云計算數據中心服務器中，從而實現“一橋一檔”電子化戶籍式管理。若無其事，原來是最狠的報復。

其次，技術人員還會到現場對橋梁外觀進行檢查，并將檢查結果通過手機APP上傳。各級管理人員或技術人員可以通過任何一臺電腦的瀏覽器或手機APP進行登錄訪問，實時掌握這42座橋梁的健康狀況，有助于技術人員及時處理突發(fā)事件、及時修復病害橋梁、確保橋梁運營安全。

另外，“智慧橋梁”系統(tǒng)還能自動生成維修建議，并通過查閱系統(tǒng)中的監(jiān)控視頻、檢測數據，為事后追溯、索賠提供依據。

物聯網在結構監(jiān)測中的應用

當然，不只是橋梁，隨著中國大規(guī)?；A建設浪潮的漸漸消退，隧道、樓宇、軌道等各種結構物都開始進入長期的運營使用階段。但是，在各種自然界的不確定外力加載下，以及經濟發(fā)展的需求，致使各種結構物超載疲勞運營現象普遍出現。

然而，前期的設計、施工并不能確定結構物是否正常運營，必將需要一種更實時、快捷的方式對運營狀態(tài)進行全面的精細化監(jiān)測，尤其是對已經服役多年的老舊結構物。

結構監(jiān)測前景大有可為

中國結構監(jiān)測的市場剛剛起步，結合著物聯網，智慧城市的發(fā)展，未來五年內會滋生出數十億的市場份額，同時隨著現有建筑物的逐步老化，市場還會越來越大。鑒于傳感器的生命周期一般為8年左右，所以也是一個無限循環(huán)的市場。如果新建筑物在施工階段就采用物聯網結構監(jiān)測方案，那么整個市場無疑會擴大很多。

例如，一座普通200米左右橋梁監(jiān)測費用10萬左右，每公里隧道監(jiān)測費用5萬左右，每公里地鐵監(jiān)測費用5萬左右，一座體育場館監(jiān)測費用100萬左右，高層建筑監(jiān)測費用30萬左右。

據統(tǒng)計，截止2015年，國內現有大小橋梁70多萬座，隧道8000多座（總長度4000多公里），地鐵總長度超過3000公里，大型體育場館上千座，老舊建筑，高層建筑數量龐大，未來都有實時在線監(jiān)測預警的需求。

同時日益增多的地質災害也是一個龐大的監(jiān)測市場。猶記得2018年5月9日，成都高新區(qū)聯合成都高新減災研究所，在成都高新區(qū)60個社區(qū)啟用地震預警“大喇叭”，通過社區(qū)廣播、手機、電視等多途徑，在地震波到達前提前預警，為民眾避險爭取寶貴時間。

在虎門大橋“深呼吸”的同時，我們看到了物聯網監(jiān)測系統(tǒng)在舊基建中承擔的安全責任和擔當。同時，我們也應當看到在新舊基建需求同時增加后，物聯網市場的進一步擴張。