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关于物联网时代桥梁健康监测发展的研究
一、立项的背景和意义
随着国家建设的发展，公路交通网络已成为关系国家经济命脉的重要基础设 施，桥梁便是其中的重要组成部分。桥梁建成并通车后，经过长期负荷使用，桥梁 结构难免会因各种原因发生损伤，从而降低桥梁的安全度。桥梁健康监测技术作 为桥梁结构系统一部分，对于评定桥梁结构健康状况，指导桥梁维护管理，延长 桥梁寿命有重要意义。
物联网技术通过互联网将桥梁结构融为一个整体，基于云计算平台，实现桥 梁之间的资源共享与协同式计算，应用桥梁评估专家系统，以人工智能推理技术 求解和模拟桥梁在运营过程中的复杂问题， 及时地获得结构异常的警报、安全评 估结论和必要的运营维护建议，进一步提高系统智能化监测水平，必然是新技术 时代桥梁安全和健康监测的必然趋势。
国内外智能技术研究现状：自人工智能概念问世以来，经过多年发展，现已 取得了巨大发展，土木工程领域研究和应用最多的是人工神经网络和遗传算法。 由西南交通大学研发的铁路桥梁承载力评估及对策专家系统涉及了桥梁数据库、 数据库管理系统的建立、并且建立了桥梁损伤等级评估和对策专家系统。北京 市袁万城、崔飞和张启伟结合桥梁的工作环境与结构特性提出了一种桥梁健康监 测与状态评估的方法。史家钧、陈兆能提出了一种大型拉索桥梁安全性与耐久性 评估方法的设计方案，以模糊集合理论和多维决策模型为基础， 实现了对桥梁
的现状的评估。Kawamm Ke和Miyamoto Ayaho(2003)利用多层模糊神经网络建 立混凝土桥梁综合评估专家系统，在神经网络中进行模糊推理，利用 BP算法建
立了专家知识库。
云计算是2007年提出的新概念，至今已成为当代信息技术发展的主要趋势 目前已有基于云计算技术的桥梁检测系统的初步探索，有研究人员提出了较为可 行的基于云平台的结构健康监测系统方案， 但就目前移植的专家系统功能比较简 单，测量项目比较单一，数据库补充以及对业务中心结构优化方面还存在许多需 要解决的问题，需要不断完善。2013年中铁大桥局桥梁科学研究院实现了对 包括长江二桥、白沙洲大桥、军山大桥、阳逻大桥等的全国22座大桥 的云计算桥梁健康监测，在数据中心，对不同桥梁的实时状态进行在线 监测。尽管 监测 体系 的内 容较 为单 一，但 其对 完善 我国 健康 监 测系 统做 出了有益探索 ，为 进一步研究 积累了经 验。
二、项目主要研究开发（产品开发）内容、技术关键以及科研创 新的主要方式 研究内容： 云计算及云计算体系架构：
物联网时代，可以实现通过传感器等监测设备将互联网与桥梁结构融合为一 个整体，云计算平台能够整合分散的软硬件资源， 实现桥梁间的资源共享与分布 式计算，建立完善的结构健康监测云，从而对桥梁进行实时在线的监测。
云计算是基于服务器集群提供的虚拟计算资源， 将服务器、 存储设备等硬件 视为一个资源池， 可以利用数据分析软件提供专业需求的解决方案。 云计算吸收 了传统的效用计算、 网格计算、服务计算优点， 并有明显区别于传统分布式计算 的特点。 首先云计算可以提供弹性资源， 根据工作负载大小， 部署于云计算平台 上的应用需要适