我国公路桥梁总数已超过107万座,其中中小跨径桥梁占比超过八成。这批桥梁大多服役年限较长,面临基础冲刷、支座老化、超载通行等现实风险,而传统桥梁结构健康监测系统单桥建设投入高、部署周期长,长期主要应用于特大型桥梁,难以在路网层面规模化推广。在这一背景下,桥梁轻量化监测逐渐成为行业主线。其核心思路并非降低监测标准,而是在明确风险场景的基础上,对重点指标实施精准监测,以有限成本实现对关键结构状态的有效覆盖。随着传感、无线通信与人工智能技术的持续迭代,行业技术正沿五个方向持续推进。

1、硬件装备层面,低成本、超低功耗的分布式传感设备是研发重点。以MEMS工艺为代表的低成本传感器,单价已降至传统商用传感器的约百分之一,为提高监测节点布设密度、降低单桥建设门槛提供了条件。相关研究同时指出,此类传感器在噪声、漂移与时间同步方面仍存在误差,需结合滤波与多传感器融合方法进行校准,以保证长期监测数据的可靠性。
2、感知手段层面,图像、声音、毫米波等无源信号源的深度挖掘,正在推动非接触式监测方案的普及。基于视觉的位移与裂缝识别、基于声学的异常事件监测,可减少对结构表面的接触式安装,降低施工对交通的干扰,也压缩了后期维护成本。
3、通信技术层面,无线组网下多设备数据同步仍是需要攻克的难题。分布式终端各自独立采集,若时序不一致,模态识别与多参数联动分析将失去统一基准。LoRa、NB-IoT等低功耗广域通信技术适用于低频状态参数上报,而高频数据的同步采集、本地缓存与可靠传输,仍是工程落地的关键环节。
4、算力架构层面,嵌入式边缘智能正在改变数据处理的位置。将特征提取、异常研判前置到桥梁现场终端,仅上传关键状态指标与报警信息,可显著降低通信带宽占用与云端计算压力,并提升预警响应速度。《中国公路学报》相关综述将其概括为从“原始数据集中上传、云端诊断为主”向“边缘侧信息提炼、边云协同”的体系转变。
5、软件平台层面,多端联动的数字化管控平台是体系化落地的前提。一个平台接入多座桥梁、多种类型监测设备,统一完成阈值预警、报表输出与养护任务派发,才能形成建设—监测—预警—养护的全链条数字化闭环,也才能被基层管养单位真正承接并持续使用。

上述方向的共同指向,是管养模式的转变:从依赖定期人工检测,转向全天候在线预警与全周期健康跟踪相结合的智慧养护。需要说明的是,桥梁在线监测与桥梁人工检测是互补关系,前者提供连续感知,后者完成直观勘验,二者相互校验,不存在监测替代人工检测的可能。
在桥梁轻量化监测从试点走向规模应用的进程中,专业桥梁检测监测机构的作用日益突出。中交路桥科技是从事工程检测监测、城市安全监测预警与评价、数字智能化研发的高新技术企业,持有公路工程综合甲级检测资质,业务覆盖工程检测、城市安全监测、数字化研发运维三大板块。中交路桥科技围绕桥梁轻量化监测形成了“感—传—算—控”成套方案:前端采用模组化感知终端降低现场工程量,传输环节支持自组网与北斗短报文以适应无公网场景,平台侧通过组态式数字底座实现阈值预警与养护报表输出,相关系统已在河北沧州、石家庄、衡水等地的桥梁监测项目中应用。随着技术标准不断完善、工程样本持续积累,低成本、易部署、可持续运行的桥梁轻量化监测体系,将为路网桥梁安全提供更加扎实的技术支撑。
