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重庆市土木结构智慧监测工程技术中心 重庆 401121
摘要：本文通过对于城市基础结构结构安全监测的必要性进行相关的分析，对于建筑当前的具体情况，指出了强化建筑结构安全性的发展趋势，希望可以强化建筑物自身在使用上的耐久性和牢固性，使得建筑物自身的经济效益以及社会效益得到保证。因为只有保证建筑结构自身的安全性符合标准，才可以使得建筑物自身的耐久性以及牢固性和使用上的安全性得到保证，其也与我国构建和谐社会的宗旨相一致。
关键词：城市；基础；结构；安全
1.城市基础设施结构安全监测的必要性
城市基础设施是该市国家经济基础设施的具体和系统的系统。它是一个公共设施，为人们的物质生产和生活提供一般条件。它是城市生存和发展所必需的工程和社会基础设施。改革开放30多年来，中国经济建设发展迅速，已建成近30万个重大项目。许多世界上最重要的基础设施都是在中国建造的。基础设施建设投资占中国GDP的很大一部分，2016年我国完成铁路固定资产投资8015亿元，投产新线3281公里，其中高速铁路1903公里；全年完成公路建设投资17975.81亿元，比上年增长8.9%，2016年末全国公路总里程469.63万公里，比上年增加11.90万公里；内河航道12.71万公里，其中高等级航道1.21万公里；规模以上港口生产用码头泊位18417个，其中万吨以上泊位2221个；民航机场218个；一批跨江跨海大桥、连岛工程陆续的建成，西气东输、西电东送、南水北调等工程也被建成。
据统计，我国基础设施建设的规模已经超过世界上其他国家的总和，众多单体工程的规模居世界第一位。城市基础设施建设也成为了国家文明发展的主要标志，其拥有非常主要的政治和经济以及象征意义。这些散布和当前发展弥补的城市网里涉及到的基础设施如果被实际进行投入使用之后，其本身的受力性能以及使用寿命就会在服役期限中因为材料字的退化和偶然破坏性荷载作用，还有环境侵蚀以及设计缺陷，使得施工质量低和管养不够，并且会出现超载等多种原因，不同程度上使多数结构出现各种影响安全性、正常使用性和耐久性的病害。当结构损伤较为严重或发生倒塌时将对基础设施的安全运营和人民生命财产构成严重威胁。所以，在当前城市主发展建设基础设施安全监测以及控制技术已经成为了目前我国土木工程领域急切需要处置的任务。
上世纪90年代初自动化结构监测理念逐步传入我国，学术界展开了系统、深入的理论研究，开展了一些工程应用试点。从2014年我国第一部监测专业规范公布以来，基础设施结构监测行业规模迅速扩大，结构监测成为保障基础设施安全的刚需。
2.城市基础设施结构安全监测发展趋势
2.1 城市基础设施结构安全监测的相关政策环境
自2006年以来，国务院、交通运输部、国家发改委等密集发布了多项行业发展规划和政策文件，在其中从不同层次、不同方面、不同角度对基础设施智能化建设提出了具体要求，例如：（1）2006年2月9日，国务院颁发的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》，其指出将信息化和智能化技术应用作为主导，需要对于国家以及地方灾情监测和预警，以及评估与应急救助指挥体系给予适当完善。（2）2012年7月17日，国务院印发《国务院关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见》中，强化核设施和航空航天，以及先进制造还有石油石化以及油气管网与电力系统和交通运输，以及水利枢纽与城市设施等主要领域中的工业控制系统，同时还有对于物联网进行应用，和数字城市建设过程中进行的安全防护以及管理，定期去进行安全检查以及风险评估。并且着重的对于可能会对生命以及公共财产安全产生危害的工业控制系统强化监管。对重点领域运用的关键产品进行相关的安全测评，采取安全风险以及漏洞通报的制度。（3）2014年印发的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》中，认为智慧城市运用物联网、云计算、大数据、空间地理新一代信息技术，如位置信息集成，为城市规划建设，以及管理和服务情报推广新思路和新模式。（4）《国务院办公厅关于加快应急产业发展的意见》（国办发【2014】63号）要以改革，创新和科技进步为动力，注重监测预警，预防和保护，救援和应急服务处置，不断提高应急行业的整体水平和核心竞争力，加强预防和处理突发事件的工业支持能力。
随着国家的相关政策引导，城市基础设施结构安全监测的重要性越来越高。
2.2城市基础设施结构安全监测发展趋势
随着国内外城市基础设施重大结构监测领域的技术研究，取得了一系列重要的成果，主要表现在：
（1）智能传感技术
在城市基础设施智能感知和智能监测方面，除了监测智能传感材料，如光纤、压电材料、形状记忆合金、碳纤维、电阻应变丝、疲劳寿命丝、半导体材料等，国内外目前在加强视听觉智能感知技术的研究，在视觉智能感知方面，除了固定点安装摄像机获取监测对象图像和视频，目前在研究包括移动群智感知（包括利用无人机、各种车载摄像头）的多源视觉图像和视频综合集成分析技术。
（2）信号智能处理
基础设施监测的结构参数较多，如应变、加速度、速度、位移、温度、风速风向等，此外，大型结构的多自由度特征需要尽可能多的监测点，因此需要尽可能多的传感器，并且用于不同参数测量的原理大多不同，尤其是智能传感器的存在使得 测量信号差别很大。信号处理技术的发展可以有效地将各种传感器电信号转换为各种结构信息。
（3）健康诊断与安全评定
健康诊断和安全评估可分为局部诊断和评估以及整体诊断和评估。当地的诊断和评估针对特定的可疑结构组件，即一般的无损检测和非破坏性评估。该技术相对成熟，几乎涉及现代科学的每个分支，如射线照相和声学，以及超声波测试与电气。具体而言，如X 射线法、超声回弹法、硬度测试法、涡流法、磁粉法、同位素法等。然而，这些方法昂贵，并且一些部件难以接近，并且在不预先预测损坏位置的情况下不能执行大型结构。因此，假设可以通过测量结构的整体特征来诊断和评估损坏，例如动态特性和状态响应，这实际上被证明是可行的。总体诊断和评估是测量结构的特征参数，如频率、相位、振型、阻尼及状态量等进行测量，通过分析这些量的变化对结构进行诊断与评价。
在未来，城市基础设施结构安全监测发展趋势应该是借助云计算、物联网、移动互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术并引入互联网思维，构建以决策分析为核心的城市基础设施结构安全管理体系，实现基础设施管理科学化、运行高效化和服务品质化。
3.结束语
在未来，随着国家对城市基础设施结构安全监测的重视，新科学技术的发展与应用，城市基础设施结构安全监测应借助新科学与技术，针对行业的共性问题，立足于对城市重要基础设施重大结构的智能监测，应用物联网、云计算、大数据、人工智能、信息融合等技术，对智能传感（获取如位移、应力应变、温湿度、动力特性等结构信息的具有自补偿、自诊断功能智能传感器）、智能组网（如快速解析、快速匹配、数字编码、自组网等快速稳定通讯技术）、智能平台（构建结构智能评估、智能决策平台），为城市基础设施结构安全提供保障。
论文来源：重庆市人工智能技术创新重大主题专项（项目名称：城市基础设施重大结构多维度智能感知技术开发与应用；项目编号：cstc2017rgzn-zdyfX0018）
参考文献
[1]邓明.中国城市基础设施构造——内生关系与空间溢出效应[J].经济管理，2016，10（01）：163-174.
[2]王良举.考虑基础设施因素的构造——基于中国地级区域动态面板数据的实证研究[J].云南财经大学学报，2017，11（02）：27-37.
论文作者:唐建辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/5
标签：结构论文; 城市基础设施论文; 基础设施论文; 智能论文; 城市论文; 技术论文; 发展趋势论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;