近日，马老师就桥梁监测相关问题接受52监测网专访，深入探讨了智能化、数字化趋势下的行业未来发展方向。他的前瞻性观点不仅为桥梁抗震监测领域提供了新的思路，也将为行业升级与技术创新带来重要启示. ...
|
编前语：马生强老师作为桥梁工程结构领域的资深专家，始终致力于桥梁工程结构新技术的研究和应用，尤其在桥梁地震损伤的识别以及抗震性能评估领域取得了丰硕的成果。近日，马生强老师就桥梁监测相关问题接受52监测网专访，深入探讨了智能化、数字化趋势下的行业未来发展方向。他的前瞻性观点不仅为桥梁抗震监测领域提供了新的思路，也将为行业升级与技术创新带来重要启示。 Q1：马生强老师您好，感谢您接受52监测网的专访。首先请您简单介绍下您团队的研究方向以及取得的进展。 马老师：本人团队的主要研究方向是桥梁抗震及加固，在桥墩的加固和塑性铰区材料替换和盐渍土腐蚀桥墩方面进行研究，主持且结题与本申请项目相关研究的省部级项目1项（聚丙烯纤维增强混凝土圆柱形墩柱延性抗震机理研究），参与国家自然科学基金面上项目1项。已取得与本项目相关的研究工作已发表中科院一区SCI文章2篇、二区和三区SCI文章8篇。桥梁墩柱塑性铰区盐渍土环境腐蚀、替换材料以及加固的抗震性能研究，以及桥梁在盐渍土环境下，其地震损伤的识别以及抗震性能的评估方面有一定的研究成果。 Q2：请您谈谈对当前结构安全监测行业发展现状的看法，您认为当前我国土木结构健康监测领域最迫切的技术瓶颈是什么？ 马老师： 1.发展现状：传感器技术不断发展，精度和可靠性逐步提高，能够更准确地采集结构的各种物理量数据。数据传输方面，无线传感网络等技术的应用日益广泛，实现了数据的远程实时传输。在数据分析与处理上，一些先进的算法和模型，如神经网络、贝叶斯模型等被引入，有助于从海量数据中提取有价值的信息。目前，结构健康监测领域缺乏统一的监测标准和标准监督制度，导致监测数据的不一致性和可比性差，这给数据的分析、评估以及不同项目之间的经验借鉴带来了困难。 2.技术瓶颈：土木结构监测环境复杂，传感器长期暴露在户外，易受恶劣天气、腐蚀等因素影响，导致性能下降或故障，影响数据的准确性和连续性。例如在海洋环境中的桥梁，传感器容易被海水腐蚀。无线传感网络在实际应用中存在多跳路由、多参数采集和网络抗毁性等特殊需求。在一些复杂环境中，如山区的隧道监测，信号传输可能会受到遮挡、干扰，导致数据丢失或延迟。从监测数据中准确提取能够反映结构损伤的特征参数，并实现对结构损伤的定位、定量识别，仍然是一个具有挑战性的问题。结构在多种荷载作用下，响应复杂，噪声干扰大，导致损伤特征不明显，增加了识别的难度。测系统通常涉及多种类型的传感器，采集到的数据具有不同的格式、频率和物理意义，如何将这些多源数据进行有效的融合，以全面、准确地评估结构健康状况，是一个亟待解决的问题。 Q3：您的研究方向在未来结构安全监测行业发展中将会发挥怎样的作用？ 马老师： 实时获取地震响应数据：研发高精度、高可靠性且能适应复杂环境的传感器，如光纤光栅传感器、压电传感器等，可在地震发生时精确测量桥梁结构的加速度、位移、应变等动态响应，为后续的抗震分析和评估提供准确的数据基础。 地震损伤识别：运用先进的数据分析算法，如深度学习、机器学习等，对监测数据进行挖掘和分析。可以从海量的监测数据中提取出与桥梁地震损伤相关的特征信息，准确识别出结构是否发生损伤以及损伤的程度，克服传统方法依赖人工经验和主观判断的局限性。 抗震性能评估：基于监测数据和数值模拟相结合的方法，建立桥梁结构的抗震性能评估模型。通过对桥梁在地震作用下的响应数据进行分析，评估桥梁的抗震能力是否满足设计要求，为桥梁的抗震加固和维护提供科学依据。 Q4：您如何看待企业与科研机构"联合实验室"模式？这对行业技术升级有何意义？ 马老师： ▪ 企业与科研机构“联合实验室”模式的特点 优势互补：企业具有丰富的市场经验、资金实力和产业化能力，能够准确把握市场需求；科研机构则拥有雄厚的科研实力、专业的人才队伍和先进的科研设备，在基础研究和前沿技术探索方面具有优势。双方合作可以实现资源共享、优势互补，加速技术创新和成果转化。 促进产学研深度融合：联合实验室为企业、高校和科研机构提供了一个深度合作的平台，打破了以往产学研合作中存在的壁垒，促进了各方在人才培养、科学研究、技术开发等方面的紧密结合，形成协同创新的良好局面。 ▪ 行业技术升级的意义 攻克关键技术难题：联合实验室能够整合企业和科研机构的优势资源，针对行业发展中的关键技术难题开展协同攻关。例如，在新能源汽车领域，企业与科研机构合作，共同研发高性能的电池技术、自动驾驶算法等，推动行业技术的突破和升级。 加速技术成果转化：科研机构的研究成果往往需要经过一定的转化才能应用于实际生产。联合实验室的存在使得技术成果能够在企业的生产环境中快速进行验证和产业化应用，缩短了技术从实验室到市场的周期，提高了科技成果的转化效率。 推动行业标准制定：在联合实验室的研究过程中，企业和科研机构共同参与技术研发和创新，所形成的技术成果和解决方案具有较高的认可度和影响力。这有助于推动行业标准的制定，提升整个行业的技术水平和规范化程度。 提升行业创新能力：联合实验室的模式鼓励企业和科研机构不断探索新的技术和方法，激发创新活力。通过合作，各方可以相互学习、相互启发，促进技术的交叉融合和创新发展，从而提升整个行业的创新能力和竞争力。 Q5：您既往参与的项目中，是否有采用了一些创新监测手段？ 马老师： 基于无人机的监测：在一些大型桥梁的监测项目中，采用了无人机搭载高清摄像头和热成像仪等设备进行定期巡检。无人机可以快速到达桥梁的各个部位，包括一些人工难以到达的区域，如桥梁的高空结构、桥墩底部等。通过拍摄高清照片和热成像图像，能够及时发现桥梁表面的裂缝、混凝土剥落、钢结构锈蚀等问题，以及潜在的内部缺陷。例如，在对一座跨海大桥的监测中，无人机利用热成像技术检测到了由于钢筋锈蚀导致的混凝土表面温度异常区域，为后续的详细检测和维修提供了重要线索。 分布式光纤传感技术监测：某座大型城市桥梁在建设过程中，将分布式光纤传感器埋入桥梁的关键部位，如主梁、桥墩等。这种光纤传感器能够实时监测桥梁结构在荷载作用下的应变和温度变化。与传统的点式传感器相比，分布式光纤传感器具有连续测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，可以获取桥梁结构沿光纤长度方向的分布式信息，更全面地反映结构的受力状态。通过对光纤传感器采集的数据进行分析，能够准确判断桥梁结构是否存在异常变形和应力集中现象，为桥梁的安全评估提供了可靠依据。 基于物联网的远程监测系统：对于一些偏远地区的桥梁，建立了基于物联网的远程监测系统。该系统通过在桥梁上安装各种传感器，如加速度传感器、位移传感器、应变片等，将采集到的数据通过无线通信网络传输到远程监控中心。管理人员可以通过手机、电脑等终端随时随地查看桥梁的实时状态信息，实现对桥梁的远程实时监测。同时，系统还具备智能预警功能，当监测数据超过设定的阈值时，能够自动发送报警信息，及时通知相关人员进行处理。这种远程监测系统大大提高了桥梁监测的效率和及时性，降低了人工巡检的成本和风险。 Q6：您在制订监测方案时传感器选型的关键考量因素是什么？之前在采购传感器时是否遇到过供需错配问题？是否能满足研究需求？希望企业提供哪些技术支持？ 马老师： ▪ 传感器选型的关键考量因素 测量参数：根据桥梁监测的具体需求，确定需要测量的物理量，如应力、振动、倾斜、温度等，然后选择相应类型的传感器。例如，测量桥梁构件应力可选用电阻应变测量器、光纤传感器或压电传感器；监测振动情况可选择加速度传感器、速度传感器或位移传感器。 测量范围：传感器的测量范围应能覆盖桥梁在各种工况下可能出现的参数变化范围。例如，对于大型桥梁在地震作用下的位移监测，需要选择具有较大测量范围的位移传感器，以确保能够准确测量到可能出现的较大位移。 精度和分辨率：根据监测要求的精度选择合适的传感器。对于一些需要精确测量结构变形或应力变化的情况，如桥梁关键部位的应力监测，需要选择高精度、高分辨率的传感器，以便能够检测到微小的变化。 响应时间：对于动态参数的监测，如桥梁在风荷载或地震作用下的振动响应，传感器的响应时间应足够短，能够快速准确地捕捉到动态信号的变化。 抗干扰能力：考虑桥梁所处的环境条件，选择具有良好抗干扰能力的传感器。例如，在存在电磁干扰的环境中，应选择抗电磁干扰能力强的光纤传感器或压电传感器，而非容易受干扰的电阻应变片。 稳定性和耐久性：桥梁监测通常是长期的过程，传感器需要在恶劣的环境条件下长期稳定工作。因此，要选择稳定性好、耐久性强的传感器，以减少维护和更换的成本。 尺寸和重量：传感器的尺寸和重量应尽可能小，以免对桥梁结构产生额外的荷载和影响，特别是在一些对结构重量敏感的部位。 安装和维护便利性：选择易于安装和维护的传感器，方便在桥梁建设或运营阶段进行安装和后期的检修、更换等工作。 ▪ 采购传感器时可能遇到的供需错配问题及是否满足研究需求 性能不匹配：供应商提供的传感器在某些关键性能指标上与监测方案的要求存在差异，如测量精度不够高、测量范围不符合实际需求等，导致无法准确获取监测数据。 接口不兼容：传感器的接口类型与数据采集系统或其他设备不兼容，使得数据传输和处理出现问题，影响监测系统的整体运行。 供货时间延迟：供应商未能按照合同约定的时间供货，导致项目进度受到影响，特别是对于一些有严格工期要求的监测项目。 是否满足研究需求：总体来说，在一些项目中能够较好地满足研究需求，但也存在部分情况由于上述供需错配问题或其他因素导致不能完全满足。例如，当传感器的精度不足时，可能无法准确分辨出结构在微小荷载变化下的响应，对于研究桥梁结构的精细化力学行为产生一定的阻碍；若传感器的稳定性欠佳，在长期监测过程中出现数据异常波动，会给数据分析和研究结论带来不确定性。 ▪ 对企业的技术支持需求 技术培训：希望企业能够为用户提供专业的技术培训，包括传感器的工作原理、安装调试方法、操作使用技巧以及常见故障排除等方面的培训，使技术人员能够熟练掌握传感器的相关技术，确保监测系统的正常运行。 定制化服务：根据不同桥梁监测项目的特殊需求，企业能够提供定制化的传感器解决方案，如特殊尺寸、形状、性能指标的传感器，以满足复杂结构或特殊环境下的监测要求。 数据分析支持：企业可以提供数据分析方面的技术支持，帮助用户更好地处理和分析传感器采集到的数据，例如提供数据处理软件、算法支持或专业的数据分析咨询服务，协助用户从海量数据中提取有价值的信息，为桥梁的安全评估和维护决策提供依据。 售后维护服务：建立完善的售后服务体系，及时响应用户在使用过程中遇到的问题，提供快速的维修、更换服务，确保传感器的正常运行。同时，定期对传感器进行巡检和维护，提前发现潜在问题并进行处理，保障监测系统的长期稳定运行。 Q7：您认为未来结构安全监测行业的发展趋势是什么？对于想要进入结构安全监测行业的年轻人，您有什么建议？ 马老师： ▪ 发展趋势 智能化与自动化：随着传感器技术、物联网技术和人工智能技术的不断发展，结构安全监测系统将越来越智能化和自动化。传感器将具备更高的精度、可靠性和自诊断能力，能够实时采集和传输数据。同时，基于人工智能和机器学习的数据分析算法将能够自动识别数据中的异常模式，实现自动预警和诊断，减少人工干预，提高监测效率和准确性。 多学科融合：结构安全监测涉及到土木工程、机械工程、电子工程、计算机科学、材料科学等多个学科领域。未来，行业将更加注重多学科的融合，通过跨学科的合作，开发出更加先进的监测技术和系统。例如，将纳米技术、生物技术等新兴技术应用于传感器的研发，提高传感器的性能；利用计算机科学和数学领域的新方法，改进数据分析和处理算法。 全面化与精细化：监测范围将从传统的大型结构物，如桥梁、大坝、高层建筑等，扩展到更多类型的结构，包括中小桥梁、老旧房屋、工业建筑、基础设施等，实现对各类结构的全面覆盖。同时，监测内容将更加精细化，不仅关注结构的整体安全状态，还将对结构的局部损伤、关键部位的力学性能变化等进行深入监测，为结构的维护和管理提供更准确的依据。 云平台与大数据应用：结构安全监测产生的数据量将越来越大，需要有效的数据管理和分析平台。云平台将成为数据存储、管理和分析的重要基础设施，实现数据的远程访问、共享和协同处理。通过大数据技术，可以对海量的监测数据进行挖掘和分析，提取有价值的信息，如结构的性能演变规律、潜在的安全风险等，为结构的全生命周期管理提供决策支持。 绿色与可持续发展：在环保意识日益增强的背景下，结构安全监测行业也将朝着绿色、可持续的方向发展。这包括开发低功耗、环保型的传感器和监测设备，减少能源消耗和对环境的影响；采用可再生能源为监测系统供电，提高系统的可持续性；以及通过监测数据优化结构的维护和管理策略，延长结构的使用寿命，减少资源浪费。 ▪ 建议 扎实专业知识学习：结构安全监测涉及多学科知识，年轻人要学好土木工程相关的结构力学、材料力学、结构设计等基础知识，这是理解结构行为和分析监测数据的前提。同时，掌握传感器技术、数据采集与处理、信号分析等专业知识，了解各种监测设备的原理和应用场景。此外，学习计算机编程、数据库管理、物联网等信息技术知识，以便更好地处理和分析监测数据，实现监测系统的智能化和信息化。 培养创新能力：行业发展迅速，需要不断创新来推动技术进步。年轻人要敢于尝试新的技术和方法，关注行业的最新研究成果和发展动态，积极参与科研项目和实践活动，培养自己的创新思维和能力。例如，探索将新兴的人工智能算法应用于结构损伤识别，或者开发新的传感器技术来满足特殊结构的监测需求。 注重实践经验积累：结构安全监测是一个实践性很强的行业，通过实习、参与实际项目等方式，积累现场操作经验，了解监测系统的安装、调试、维护等实际工作流程。在实践中，学会如何与不同专业背景的人员合作，解决实际问题，提高自己的动手能力和解决问题的能力。 提升数据分析能力：未来监测数据量巨大，能否从数据中提取有价值的信息是关键。年轻人要掌握数据分析的基本方法和工具，如统计学方法、机器学习算法等，能够对监测数据进行有效的处理、分析和解释。同时，培养数据可视化能力，将分析结果以直观的方式呈现出来，便于决策者理解和使用。 关注行业标准和规范：熟悉国内外关于结构安全监测的相关法规、标准和规范，如建筑结构检测技术标准、桥梁结构健康监测系统技术规程等。在实际工作中，严格按照标准和规范进行监测系统的设计、实施和数据处理，确保监测结果的准确性和可靠性，同时也有助于保障自身的职业安全和合规性。 专家简介：马生强，副教授，新疆大学，主要从事桥梁工程结构抗震的研究工作，在桥梁地震损伤的识别以及抗震性能的评估领域取得了丰硕的成果，发表SCI论文10余篇。 小编说：智慧无界，生态共生！感谢新疆大学马生强老师为我们带来的精彩分享，让行业声音得到聆听，让技术创新不再独行，我们期待更多监测技术内容分享，投稿请联系52监测网小编（微信号： jiance52）。 - END -  @52监测网（www.52jiance.cn） |
2019-12-05
2021-07-07
2021-06-29
2021-09-06
2021-09-07
Powered by Discuz! X3.2@ 2001-2013 Comsenz Inc. 京ICP备16000992号-2 
京公网安备 11010802022300号
请发表评论