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摘要：本文围绕市政道路桥梁安全监测领域，指出了目前行业内存在的监测需求以及传统模式的不足之处，介绍了适合应用于该领域的传感器监测、物联网传输、大数据分析、无人机遥感等主流智能监测方法，确定了各种技术在桥梁结构健康实时监控、病害初期发现与跟踪、科学养护建议提供、突发事件应对等方面的应用方向，为使智能监测技术落到实处，提高市政桥梁安全管理水平提供依据。

关键词：市政道路桥梁；智能监测；结构健康；安全管理

1市政道路桥梁的安全风险特征

市政道路桥梁大多位于城市核心区域，车流量大，交通荷载变化较大，周边房屋建筑施工、地下管线施工等活动频繁，容易对基础产生不良影响；另外，市政道路桥梁长期暴露在自然环境中，温度变化、雨水侵袭、车辆荷载反复作用会导致混凝土碳化、钢筋锈蚀、结构开裂、基础沉降等病害，而这些病害是渐进式的发展过程，早期人工检测难以发现，当病害发展到临界状态，就有可能会出现突然性的安全事故发生。

2适用于市政道路桥梁的主要智能监测技术

2.1 传感器监测技术

传感器是智能监测系统的感觉终端，对于城市道路桥梁的不同监测参数，需要采用对应的传感器来进行数据采集。对于结构变形监测来说，一般采用 GNSS 变形、激光位移、液位等传感器，可以及时获取桥梁的主梁挠度变化、桥墩倾斜度变化、基础沉降等情况；对于结构内力来说，一般采用应变片、钢筋应力计等，可以时刻了解混凝土中的内应力以及钢筋受力状况，防止应力过大；对于环境荷载情况来说，可以布置温度、湿度、车辆荷载称重、风速风向等传感器，得到环境因素以及通行车辆的载重情况对建筑物的影响程度；对于病害发展监测来说，可以安装裂缝监测传感器，及时掌握裂缝的宽度以及长度变化情况，把握病害的发展方向。

2.2 物联网与数据传输技术

物联网技术实现了零散的传感器连接组网及信息传递，是智能化监控系统的基础支持。在市政道路桥梁智能化监测系统中，各个监控点传感器获取的数据由边缘计算节点进行预处理后，再利用5G、NB-IoT等低功耗广域无线网传送到云端的监控中心进行集中保存管理，对于NB-IoT技术，适合采集频率低的监控点，覆盖范围广，耗电量小，传感器的电池可以使用几年不用换，非常适合市政道路桥梁这类分散分布的监测应用场景；5G技术则可以实现大数据量、低延时的传输能力，满足高清图像、高频实时性监测的数据及时传输的需要，服务于视频监控、动态受力分析等。

2.3 大数据与人工智能分析技术

智能监测系统每天都会产生大量的结构状态监测数据，仅凭人工查看分析是无法在短时间内获得有效数据信息的，大数据以及人工智能的发展为监测数据的处理提供了一种很好的手段。建立城市道路桥梁结构健康监测数据库用于存储历史监测数据、病害数据以及检测报告等，通过使用机器学习算法对数据进行训练得到一个关于结构状态与风险等级的映射关系模型来实现对结构病害的自动识别和对风险等级的自动评定。

2.4 无人机与遥感监测技术

对于大型桥梁、高架桥等人工巡检困难的结构，无人机携带高清摄像、LiDAR激光雷达等装备，可以对结构进行外观检查，解决人工巡检无法涉及的桥墩、主梁下部等问题。无人机遥感检测可以及时获得建筑物的三维点云数据以及高清图片，利用专业的软件对其进行三维重建来恢复建筑物的原始面貌，通过对不同时间段内的模型进行对比可以清楚地看到结构的变形情况以及病害发生的位置，大大提高了巡检的速度，也避免了人工巡检时的安全隐患。

3智能监测技术在市政道路桥梁安全中的具体应用场景

3.1 结构健康状态实时监测

对于城市核心区域的大型市政桥梁、重点路段，智能监测系统可以进行24小时不间断的结构状况监测，实时获取结构变形、应力、温度等主要指标，并反馈到监控平台进行动态展示。工作人员可以清晰地了解道路桥梁各部位的情况变化，当参数超出预警值时，系统会发出报警提示，及时通知工作人员进行现场勘察处理。比如某城市跨越长江的大桥安装了由一百多个监测点位组成的智能监测系统，随时获取桥梁结构的关键数据，在系统运行期间多次发现在极端环境温度下结构变化异常，并及时发布警报，防止了安全事故的发生。

3.2 病害早期识别与发展追踪

智能监测技术可以实现病害的早期识别，在病害初期就发出报警信息，打破了过去只能在病害发生之后处理的被动局面。对于已经发现的病害，安装相应的监测传感器，可及时掌握病害的发展速度以及对结构安全的影响程度，为养护方案提供参考。比如，对于结构上已经出现的裂缝，安装裂缝监测传感器后，可连续获取裂缝宽度在不同温度、荷载作用下的变化情况，观察裂缝的发展趋势，如果裂缝的发展速度恒定且不影响结构的安全性能则可以采取定期观察的方式减少不必要的加固措施节约运维成本。

3.3 养护决策科学化支撑

传统的城市道路桥梁养护大多根据实际情况安排养护计划，易出现过度养护或养护不到位的情况，而智能监测所获得的数据是持续性的，可作为养护决策的科学依据，依据智能监测系统所获得的结构状态信息，可对道路桥梁的安全性等级进行精确评价，根据风险等级依次安排养护资金及施工顺序，优先处理高风险结构，提高养护资金的使用效益。此外，根据长期监测数据可对结构剩余使用寿命进行预测，为道路桥梁的改造、拆建安排提供依据，使市政部门能够早做打算，防止突然的结构报废对城市道路交通造成影响。

3.4 极端工况下的安全管控

在特殊工况下，智能监测可以作为安全管理的依据。例如在汛期、台风等恶劣气候条件下，可以监测到水位的变化以及风载荷对桥梁的影响程度，及时了解桥梁的运行状况，必要时可以实施交通管制措施，保证过桥的安全；在超重特种车辆过桥之前，就可以利用监控系统来了解该桥目前的工作状态，预测其过桥时的受力情况，做好过桥的准备工作，在过桥的时候可以持续观察其结构的受力情况，保障过桥的安全。

4 结语

综上所述，智能化监测技术已经成为城市道路桥梁安全管理的一部分，在日常结构状态感知、病害早期发现、养护合理决策、极端情况下风险防控等方面都显示出了较大的技术优势，给城市道路桥梁的正常运转提供了一个全面的技术后盾。随着传感器、物联网、人工智能等信息技术的不断发展，智能监测系统的精度、数据分析能力也将会不断提高，在未来的城市基础设施安全保障方面发挥更大的作用，带动城市道路桥梁的管理工作向智能化、精细化方向发展，从而更好地服务城市安全运行和民生需要。智能化程度高，服务智慧城市建设。

参考文献

[1] 张午阳. 基于结构健康监测的市政桥梁安全管理系统研究[J]. 工程技术研究, 2023, 8(12): 154-156.

[2] 李军, 王健. 智能监测技术在市政道路桥梁养护中的应用[J]. 城市道桥与防洪, 2022(05): 312-315+34.

孙裕栋