中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
橋梁輕量化監(jiān)測的關(guān)鍵在于應(yīng)用低成本、低能耗、高效率的技術(shù)及裝備，根據(jù)橋梁的主要風(fēng)險和結(jié)構(gòu)特性，有針對性地監(jiān)測關(guān)鍵指標(biāo)，而非采用標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測模式全面覆蓋所有潛在的監(jiān)測點。
（1）基于視覺的非接觸式橋梁監(jiān)測技術(shù)
橋梁結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測是視覺技術(shù)最重要的應(yīng)用場景之一?；谝曈X的變形測量過程將復(fù)雜的圖像分析技術(shù)和數(shù)學(xué)換算結(jié)合在一起，提供了一種精確和高效的變形測量方法。盡管在工程現(xiàn)場，強(qiáng)光、雨霧等環(huán)境因素以及遠(yuǎn)距離大視場下的特征點匹配問題可能會影響視覺技術(shù)的性能，但通過引入光斑質(zhì)心跟蹤算法和相機(jī)擾動消除算法，顯著提升了其精度和魯棒性，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了具備邊緣計算能力的在線相機(jī)非接觸式感知設(shè)備，并已在多個橋梁監(jiān)測工程應(yīng)用中展現(xiàn)出了良好的效果。
（2）基于微波干涉雷達(dá)的非接觸式橋梁監(jiān)測技術(shù)
基于雷達(dá)的核心原理，構(gòu)建了能夠同步測量結(jié)構(gòu)多點位移與轉(zhuǎn)角的方法，并進(jìn)一步地開發(fā)出具備邊緣計算能力的在線式雷達(dá)感知設(shè)備，為橋梁結(jié)構(gòu)的非接觸式監(jiān)測提供了更多的選擇，在線式雷達(dá)感知設(shè)備具備遠(yuǎn)距離、高精度、多測點的優(yōu)勢。首先，基于結(jié)構(gòu)變形測量原理，開發(fā)了微波干涉雷達(dá)非接觸式感知設(shè)備，其核心硬件包括接收天線、接收機(jī)、發(fā)射天線、發(fā)射機(jī)、信號處理機(jī)、高精度電子羅盤、激光標(biāo)示器、激光測距儀、顯控單元以及供電單元。為進(jìn)一步增強(qiáng)雷達(dá)設(shè)備在實際工程應(yīng)用中的實用性與工作效率，研發(fā)了具備邊緣計算與自主通信能力的在線式微波雷達(dá)設(shè)備，可在本地連續(xù)捕獲和處理電磁波信號，并以結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。在線式雷達(dá)采用集成設(shè)計，雷達(dá)系統(tǒng)的各個模塊被高度集成到單個芯片中，由此實現(xiàn)了設(shè)備的小型化，并降低了成本與能耗。
（3）基于 MCU 的感知采集一體化智能網(wǎng)關(guān)
通過嵌入式技術(shù)開發(fā)了基于 MCU 的智能網(wǎng)關(guān)作為傳統(tǒng)工控機(jī)的替代。智能網(wǎng)關(guān)采用一體化設(shè)計，由高精度數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、電源管理單元和無線通信單元四部分組成。集成了單片測試信號發(fā)生器的高精度數(shù)據(jù)采集單元能夠?qū)崿F(xiàn)微弱信號的捕獲、濾波和模-數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)處理單元 MCU 具備 GPS 定位、SD 卡存儲以及時間同步功能，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與存儲。無線通信單元搭載了無線低功耗 LoRa 模塊和大功率 Wi-Fi 模塊，用于網(wǎng)關(guān)節(jié)點和節(jié)點之間、節(jié)點和主機(jī)之間的數(shù)據(jù)無線傳輸。供電單元采用可循環(huán)充電的鋰電池及相應(yīng)的管理電路為網(wǎng)關(guān)設(shè)備供電。
（4）基于云邊協(xié)同的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
在常規(guī)橋梁傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以非接觸式感知設(shè)備為核心，以智能網(wǎng)關(guān)為樞紐，搭建起一個云邊協(xié)同的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)采用“邊緣端分布式采集 + 云端集中式回收處理”的架構(gòu)。在邊緣端，非接觸式感知設(shè)備作為第一級的邊緣計算，通過內(nèi)嵌的智能算法將圖像、電磁波等原始信號處理為結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)輸出至智能網(wǎng)關(guān)。智能網(wǎng)關(guān)作為第二級邊緣計算，將來自加速度計、應(yīng)變計、溫濕度計等的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并與來自于感知設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。同時，智能網(wǎng)關(guān)可接收來自于外部的任務(wù)指令，并設(shè)置有判別機(jī)制，以時延的最小化為目標(biāo)來判斷當(dāng)前計算任務(wù)由網(wǎng)關(guān)邊緣端處理或是傳輸數(shù)據(jù)至云端來進(jìn)行處理。
中交路橋科技依托勘察、檢測（含特檢）、設(shè)計等傳統(tǒng)行業(yè)能力，可提供“檢、診、修、應(yīng)”的全生命周期綜合一體化服務(wù)，推動城市安全風(fēng)險管理技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新，提升城市安全運(yùn)行風(fēng)險隱患發(fā)現(xiàn)、防范、化解、管控的智能化水平，為推動城市安全發(fā)展提供堅實保障。在邁向智慧城市的新時代征程中，中交路橋科技有限公司將始終堅守安全底線，不斷完善和優(yōu)化城市安全運(yùn)行綜合服務(wù)平臺，為城市的平穩(wěn)運(yùn)行貢獻(xiàn)科技力量。
