基于路网条件下结合综合成本的中小跨径桥梁健康监测系统关键技术研究
成 果 名 称：基于路网条件下结合综合成本的中小跨径桥梁健康监测系统关键技术研究
第一完成单位：浙江省交通运输科学研究院（盖章）
其他完成单位：嘉善县交通建设投资集团有限公司
清华大学
浙江工业大学
北京源清慧虹信息科技有限公司
嘉善县公路与运输管理服务中心
鉴 定 日 期：2021年09月29日
成果内容简介：
本项目从中小跨径桥梁群监测桥梁选取、预警机制、监测设备以及监测系统等方面入手，提出了一种新型的基于C-NSGA-Ⅱ-TS多目标优化的路网桥梁群监测节点分析方法，从路网桥梁群中筛选出具有代表性的关键桥梁，根据中小跨径桥梁常见病害分析以及主要监测指标的对比分析，确定了单一的挠度监测指标并建立了合理的预警机制，研发了相应的智能无线激光位移监测设备，进而开发了基于云服务系统的路网中小跨径桥梁群监测信息综合管理平台，并依托嘉善县中小跨径桥梁群应用。经过两年半的研究工作，项目组已完成了原定的各项研究内容，具体如下：
（1）浙江省中小跨径桥梁健康监测成果调研分析。调研了省内中小跨径桥梁健康监测研究现状、成果社会效益等，总结了长期动静力指纹参数的识别、监测成本的降低、监测传感器易安装性和维护性的提高以及基于云服务的区域“桥联网”的应用是中小跨径桥梁健康监测今后的发展方向。
（2）基于C-NSGA-Ⅱ-TS多目标优化的路网桥梁群监测节点分析方法研究。建立了路网桥梁群关键监测节点分析的多目标优化矩阵数学模型，在NSGAⅡ进化算法基础上，将约束阈值通过约束方程引入进目标函数中，利用禁忌搜索方法改进算法克服了解的冗余性，从而提出了一种新型的基于C-NSGAⅡ-TS多目标优化的路网桥梁群监测节点分析方法。
（3）中小跨径桥梁安全运营预警响应机制研究。根据中小跨径桥梁常见病害分析以及主要监测指标的对比分析，确定了单一挠度指标，并提出了三级预警固定和动态阈值计算方法，制定了区域路网中小桥群五种结构状态预警机制和响应机制。
（4）适用于中小跨径桥梁健康监测系统的无线激光位移监测仪研发。比较了目前常见位移监测仪，从中小跨径桥梁监测需求出发，研发了相应的无线激光位移监测仪，所研发设备成本低，具有良好的经济性。
（5）路网中小跨径桥梁群健康监测云服务系统开发。设计了系统框架、系统业务架构和技术体系，完成了应用系统和功能模块的开发。
（6）中小跨径桥梁区域监测方法的经济性分析。通过与常见位移监测仪成本比较和典型案例系统成本分析，所研发的无线激光位移监测仪成本低，具有良好的经济性。从硬件成本、软件成本、系统部署效率、系统运行稳定性等方面分析了监测云服务系统的经济性，分析表明该系统具有明显的成本优势。
（7）依托工程实施。依托嘉善县路网桥梁群，对路网桥梁群代表性监测桥梁进行了筛选，进一步验证了无线激光位移监测仪的可靠性，基于云服务系统并结合预警响应机制，实现了路网桥梁群的实时监测及预警。
推广应用前景：
本项目通过优化路网桥梁群健康监测策略和研发智能传感监测系统，将使桥梁日常管养中的人工巡检工作更有针对性，有效降低桥梁运营管理成本，提高管养资金的使用效率，这将带来直接的经济效益。同时，桥梁真实的服役状态得到最大限度地体现，有利于桥梁管理部门制定维护策略，从而为保障桥梁长期服役性能和公共出行安全带来间接的经济效益。
通过网级桥梁智能监测管理系统地推广应用，将实现城市基础设施的精细化和智能化管理，为打造智慧城市提供理论和实践经验。同时，基于物联网和云计算技术的研究，也响应了国家关于先进制造业的发展战略，有利于促进新一代信息技术与传统土木行业的深度融合，推动实体经济的转型升级，具有良好的社会效益。