编者按

　　　近30年来，我国公共交遥事业迅猛发展，在大规模道路交通建设的同时修建了大量的城市和公路桥梁。自上世纪90年代起，各类现役桥梁、特别是大跨度桥梁的安全性与耐久性开始引起政府和桥梁管理部门的关注。桥梁健康监测系统和智能控制技术得到了迅速发展，对不同类型的桥梁建立了各种规模的桥梁健康监测系统，桥梁结构的安全与健康监测技术日益成为国内外桥梁学术界和工程界的研究热点。该文作者基予物联网技术概念，提出了将桥梁三维无损检测等技术与桥梁健康监测系统有机结合，构建桥梁安全与健康感知系统的新设想，可供业内专业人士探讨。

　　一、 物联网与桥梁健康监测新思维

　　物联网技术的核心是传感器、互联网(包括移动互联网)和数据融合分析评价系统。在桥梁结构的检　 测、监测技术方面，以往的思路一直是将桥梁结构与检测、监测系统分开考虑的，而在物联网时代。可以将 各种传感器通过互联网与桥梁结构融合为一个整体　 系统，定期或实时地采集桥梁运行的各种数据。通过数据融合、分析与评价，为桥梁的安全运营、日常养护管理提供科学的决策依据。

　　桥梁的运营环境十分复杂。影响桥梁运营安全和健康的不利因素也是多方面的。例如：大自然不可抗力(如地震、滑坡、河床冲刷变迁、恶劣气候等)的影响；各种交通丁具负荷和交通量激增影响；桥梁结构设计缺陷的影响。等等。因而，对于桥梁运营期内结构安全和健康的监测，应当应用系统工程的理论和方法。

　　系统性地研究影响桥梁安全和健康的各种因素的特性及相互关系，特别是桥梁表象病害与结构内部状态的关系。在科学技术高速发展的今天，为了实现对桥梁安全和健康状态的有效监控管理．利用物联网系统技术，在桥梁无损检测和健康监测技术的基础上构建桥梁安全与健康感知系统，将是新技术时代桥梁安全和健康监测技术发展的必然趋势。

　　二、桥梁安全与健康感知系统

　　桥梁安全与健康感知系统的基本定义为：利用先进的=三维无损探测技术和计算机图像识别技术定期地由表及里探测桥梁病害，提取相关参数，同时利用　 预埋(或外挂)在桥梁结构中的各种传感器实时动态采集相关数据．通过调用已建桥梁数据库(包括桥梁修建时的周边地质条件、各项设计参数、力学分析模型、建材材质、交通量等)以及专家知识库，建立系统数学模型．对桥梁的安全和健康状态进行最优化分析评价。为桥梁的运营管理提供科学的依据。该系统能够充分实现其效能的技术关键主要体现在2个方面：1)无损探测技术的先进性和方法的科学性。2)桥梁健康监测系统传感器布局的合理性、准确性、成活率和评鉴系统的科学性。

　　桥梁安全与健康感知系统由定期的三维CT无损检测子系统、实时在线的健康检测子系统以及评价和决策子系统3部分构成。

图1 桥梁安全与健康感知系统示意图

　　1、三维CT无损检测子系统

　　三维CT无损检测子系统…(见图2)通过集成仪器"由表及里"地对桥梁内部可能存在的隐患进行无损探测，并能将桥梁表面病害和内部缺陷在三维空间展示出来，通过分析其相关性．达到科学评价桥梁病害的目的。其原理是借鉴医学CT人体体检的理念，将声波CT技术与探地雷达透射技术、CCD计算机模式识别技术，创新地有机整合在一起，对桥梁表面病害进行高分辨率地拍摄成像，同时通过探地雷达电磁波探测原理、CT多声道声波走势和能量衰减的观测，实现对桥梁工程结构内部成像，通过空间位置的确定得以将桥梁病害在三维空间中展现。在检测过程中，结合历史病害数据库进行比对分析．从而实现对桥梁病害的由表及里三位一体化的无损检测【图2】。

　图2桥梁i维CT无损检测系统示意图

　　2、桥梁健康监测子系统

　　桥梁健康监测子系统应用现代传感技术、通讯和互联网技术，实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构反映。通过专有的数据融合分析平台进行分析评价，有效地预先诊断桥梁病害．为养护管理提供科学依据。该系统可分为3部分：1)传感器系统；2)数据采集与传输系统；3)数据融合及评价系统桥梁（健康监测系统示意图见图3）。

图3桥梁健康监测系统示意图。

　　3、评价及决策子系统

　　评价及决策子系统的功能与作用是对三维CT无损检测子系统及桥梁健康监测子系统采集的检测和监测数据进行系统性的评价，并为桥梁的运营管理决策提供相关建议。评价及决策子系统的建立主要涉及评价指标体系、评价方法、评价及决策程序等3个主要内容。