突然“呼吸”的虎門大橋，將打開另一個千億級物聯網市場

就在舉國歡慶勞動節之時，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。

但是在5月5日下午，虎門大橋發生異常抖動，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設置水馬（擋墻），破壞了大橋的斷面流線型，在特定風環境條件下，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。回到國內，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，其實是有一套監測系統的。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、超限超載等監測系統，通過這些系統的作用，實時獲取橋梁在各種情況下的受力、工作狀態，以及抗風和抗震等結構參數，實現對橋梁的安全監測。

從虎門大橋監測系統的表現來看，融入物聯網的基建監測系統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測系統，同時，在新基建的加持下，相關監測系統的需求和市場只會大幅增加。

物聯網在橋梁監測中的應用

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測系統閉環包括數據采集、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、能源行業等等。

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。

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控，爭取消除隱患。所以對橋梁健康狀況進行監測和評價，掌握其健康狀況是有非常重要的意義。橋梁結構的監測也就成為橋梁結構安全養護和保障正常使用的主要技術手段。

顯然，監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測中，成為一個不可缺少的重要環節。

在小編看來，物聯網技術應用于橋梁監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車輛的車牌信息，在進行分級實時告警的同時，還可以統計路面總體載荷。

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射功能的傳感器，實時監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控平臺自動報警，工作人員上報信息，由執法者對違規卡車進行及時處理。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，另設立匯集節點/網關和實時監測平臺，利用低功耗廣域網等技術無線傳輸監測數據并發送數據至匯集節點，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）等關鍵參數進行監測。

橋梁的結構狀況、基礎沉降、車輛監測抓拍等各種監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”系統還能自動生成維修建議，并通過查閱系統中的監控視頻、檢測數據，為事后追溯、索賠提供依據。

物聯網在結構監測中的應用

當然，不只是橋梁，隨著中國大規模基礎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進行全面的精細化監測，尤其是對已經服役多年的老舊結構物。

結構監測前景大有可為

中國結構監測的市場剛剛起步，結合著物聯網，智慧城市的發展，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的市場。如果新建筑物在施工階段就采用物聯網結構監測方案，那么整個市場無疑會擴大很多。

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

據統計，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測市場。猶記得2018年5月9日，成都高新區聯合成都高新減災研究所，在成都高新區60個社區啟用地震預警“大喇叭”，通過社區廣播、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測系統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。