城市橋梁、高架道路、市政管網(wǎng)、交通樞紐等基礎(chǔ)設(shè)施,是支撐城市運轉(zhuǎn)的核心“生命線工程”,其運行安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、使用壽命直接關(guān)系城市公共安全與民生保障。隨著國內(nèi)城鎮(zhèn)化建設(shè)進入存量運維新階段,大量早期建成的城市橋梁與市政基礎(chǔ)設(shè)施逐步進入老化、疲勞損耗高發(fā)期,結(jié)構(gòu)沉降、裂縫擴張、振動超標、荷載超限、環(huán)境侵蝕等潛在隱患持續(xù)累積。
傳統(tǒng)城市基礎(chǔ)設(shè)施運維長期依賴人工定期巡檢、季度檢測、年度評估的被動管理模式,存在監(jiān)測頻次低、數(shù)據(jù)滯后、隱蔽隱患難發(fā)現(xiàn)、故障預(yù)警不及時、人工成本高等諸多短板。人工巡檢僅能排查表面可視問題,無法實時捕捉橋梁結(jié)構(gòu)微小形變、動態(tài)應(yīng)力變化、高頻振動等隱蔽性安全隱患,難以實現(xiàn)全天候、全時段、高精度的安全監(jiān)測,極易出現(xiàn)“檢測空檔期安全事故”。
伴隨新型智慧城市、城市生命線安全工程的全面落地,基礎(chǔ)設(shè)施運維正式從“事后搶修、定期檢修”的傳統(tǒng)模式,轉(zhuǎn)向“實時監(jiān)測、動態(tài)研判、提前預(yù)警、智能管護”的智慧化新模式。而智慧監(jiān)測體系的落地核心,在于穩(wěn)定、低時延、全天候在線的物聯(lián)網(wǎng)通信傳輸能力。FIFISIM物聯(lián)深耕工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域,依托4G/5G物聯(lián)網(wǎng)卡+嵌入式通信模組+工業(yè)級路由器核心產(chǎn)品體系,搭建適配城市橋梁及各類市政基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜工況的無線通信底座,打通前端感知設(shè)備與云端監(jiān)測平臺的數(shù)據(jù)鏈路,為基礎(chǔ)設(shè)施智慧監(jiān)測系統(tǒng)提供高可靠、廣覆蓋、易部署、可擴容的專屬通信解決方案,全面賦能城市生命線數(shù)字化、智能化、可視化安全管控。

當前國內(nèi)城市橋梁與市政基礎(chǔ)設(shè)施智慧化改造進程中,多數(shù)項目已完成傳感器、采集終端、高清監(jiān)測設(shè)備的部署,但整體監(jiān)測效果參差不齊,智能化價值難以充分發(fā)揮。核心瓶頸并非前端感知設(shè)備精度不足,而是底層通信傳輸體系適配性缺失,傳統(tǒng)組網(wǎng)模式無法匹配戶外基礎(chǔ)設(shè)施的場景特性與高頻監(jiān)測需求,具體痛點集中為五大核心問題。
傳統(tǒng)橋梁運維以人工定期巡檢、專項檢測為核心手段,監(jiān)測周期長、頻次低,無法實現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)測。橋梁結(jié)構(gòu)的微小沉降、應(yīng)力形變、高頻振動、細微裂縫擴張等隱蔽性隱患,發(fā)展過程緩慢且無明顯外在特征,人工肉眼巡查難以精準識別。同時暴雨、大風(fēng)、高溫、寒潮等極端天氣后,橋梁結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)突發(fā)性損耗,人工巡檢無法第一時間完成全域排查,隱患長期累積極易引發(fā)結(jié)構(gòu)性安全事故,存在極大的公共安全風(fēng)險。
城市橋梁、高架、戶外基礎(chǔ)設(shè)施多為露天布設(shè)、點位分散、跨度極長,傳統(tǒng)有線光纖、寬帶組網(wǎng)模式存在明顯短板。有線組網(wǎng)需要開槽布線、架空走線、土建施工,施工工程量大、部署周期長,不僅會破壞橋梁原有結(jié)構(gòu)與防水層,還會影響道路交通通行。同時戶外橋梁跨度廣、點位零散,有線布線擴容性差、維護難度高,無法適配全域、多點位、分布式的監(jiān)測終端聯(lián)網(wǎng)需求,絕大多數(shù)戶外基礎(chǔ)設(shè)施不具備規(guī)?;芯€組網(wǎng)條件。
部分輕量化監(jiān)測項目采用民用Wi-Fi、家用路由器組網(wǎng),完全無法適配工業(yè)級監(jiān)測需求。城市戶外環(huán)境溫差大、風(fēng)雨沙塵天氣頻繁,且橋梁周邊存在大量交通信號、電力設(shè)備、車流電磁干擾,民用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抗干擾能力弱、防護等級低,極易出現(xiàn)信號波動、網(wǎng)絡(luò)掉線、設(shè)備離線等問題。而橋梁監(jiān)測需要高頻、連續(xù)、毫秒級的數(shù)據(jù)采集傳輸,網(wǎng)絡(luò)卡頓、斷連會導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)斷層、缺失、延遲,無法真實反饋結(jié)構(gòu)實時狀態(tài),嚴重影響風(fēng)險研判與預(yù)警精度。
大型城市橋梁、高架路網(wǎng)、橋群基礎(chǔ)設(shè)施,需要部署數(shù)十甚至上百套監(jiān)測終端,涵蓋位移傳感器、應(yīng)變傳感器、裂縫計、振動傳感器、溫濕度終端、雨量監(jiān)測設(shè)備、高清攝像頭等多類設(shè)備。傳統(tǒng)組網(wǎng)模式無法實現(xiàn)海量終端統(tǒng)一接入、統(tǒng)一管控、統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸,設(shè)備在線狀態(tài)零散混亂,數(shù)據(jù)無法同步匯總,難以形成全域一體化監(jiān)測體系,規(guī)模化運維與數(shù)據(jù)研判難度極大。
傳統(tǒng)監(jiān)測模式數(shù)據(jù)歸檔滯后,無法實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)分析與智能預(yù)警。監(jiān)測數(shù)據(jù)需人工現(xiàn)場采集、后期整理匯總,流程繁瑣、效率低下,無法第一時間捕捉結(jié)構(gòu)異常變化,只能在隱患發(fā)展到一定程度后被動處置。同時設(shè)備故障、終端離線、數(shù)據(jù)異常無法實時告警,運維人員無法及時排查修復(fù),導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)長期處于半失效狀態(tài),無法發(fā)揮安全防控價值。
綜上,城市橋梁基礎(chǔ)設(shè)施智慧監(jiān)測的核心瓶頸,是缺少一套適配戶外復(fù)雜工況、支持海量終端接入、全天候穩(wěn)定在線的工業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)通信體系,唯有搭建可靠的4G/5G無線物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)鬃?,才能真正實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施全時段、高精度、智能化安全監(jiān)測。
針對城市橋梁、高架道路、市政戶外基礎(chǔ)設(shè)施點位分散、工況復(fù)雜、監(jiān)測頻次高、連續(xù)性要求強、無人值守的核心特性,F(xiàn)IFISIM物聯(lián)定制專屬智慧監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)解決方案,依托4G/5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)卡、嵌入式通信模組、工業(yè)級路由器三大核心硬件,構(gòu)建“感知采集-無線傳輸-云端分析-預(yù)警管控”的四層閉環(huán)架構(gòu),無需布線、快速部署、全域覆蓋,完美適配單橋單點監(jiān)測、多橋集群監(jiān)測、城市橋群全域監(jiān)測等各類場景需求。

感知層為智慧監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源頭,通過全品類高精度傳感終端,全方位采集橋梁及基礎(chǔ)設(shè)施核心運行數(shù)據(jù),實現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、荷載狀態(tài)的立體化監(jiān)測。結(jié)構(gòu)監(jiān)測類設(shè)備包含GNSS位移傳感器、應(yīng)變傳感器、裂縫計、振動傳感器、傾角傳感器、沉降監(jiān)測終端,精準捕捉橋梁結(jié)構(gòu)三維位移、微小形變、應(yīng)力變化、裂縫擴張、振動頻率、傾角偏移等核心參數(shù);環(huán)境監(jiān)測類設(shè)備包含溫濕度、雨量、風(fēng)速風(fēng)向、腐蝕監(jiān)測終端,實時采集戶外環(huán)境變化數(shù)據(jù),研判環(huán)境對橋梁結(jié)構(gòu)的侵蝕影響;輔助監(jiān)測類包含高清監(jiān)控攝像頭、荷載監(jiān)測終端,同步記錄現(xiàn)場畫面與車流荷載數(shù)據(jù),為結(jié)構(gòu)安全評估提供完整數(shù)據(jù)支撐。
傳輸層是整套智慧監(jiān)測系統(tǒng)的核心命脈,也是FIFISIM物聯(lián)方案的核心優(yōu)勢所在,根據(jù)監(jiān)測場景規(guī)模、終端分布形態(tài)靈活搭配硬件設(shè)備,實現(xiàn)差異化、精準化組網(wǎng)。針對橋梁零散點位、單設(shè)備監(jiān)測終端,采用4G/5G嵌入式通信模組,設(shè)備體積小巧、超低功耗、易于集成,可直接嵌入各類傳感器、采集終端、攝像頭內(nèi)部,無需外接設(shè)備、無需布線,插卡即可快速聯(lián)網(wǎng),適配輕量化、零散化監(jiān)測點位的傳輸需求,部署便捷、成本可控。
針對大型橋梁、高架路網(wǎng)、城市橋群等多終端集中部署場景,采用工業(yè)級4G/5G路由器集中組網(wǎng),單臺工業(yè)路由器可匯聚數(shù)十套監(jiān)測終端數(shù)據(jù),實現(xiàn)多設(shè)備統(tǒng)一接入、統(tǒng)一傳輸、統(tǒng)一管控。設(shè)備采用工業(yè)級元器件精工打造,支持-40℃~85℃超寬溫運行,具備IP30以上防塵、防水、防雷、抗電磁干擾能力,可長期耐受戶外暴曬、雨雪、霜凍、大風(fēng)等惡劣天氣,適配城市橋梁露天復(fù)雜工況。同時搭載雙SIM卡冗余備份、網(wǎng)絡(luò)自動切換、信號增強技術(shù),可在車流密集、信號遮擋的城市區(qū)域保持穩(wěn)定聯(lián)網(wǎng),杜絕單點斷網(wǎng)、數(shù)據(jù)丟失問題,保障監(jiān)測終端7×24小時不間斷在線。
配套FIFISIM物聯(lián)市政基建專用物聯(lián)網(wǎng)卡,依托三大運營商全域4G/5G基站覆蓋優(yōu)勢,支持專屬APN專網(wǎng)加密傳輸,獨立隔離公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)擁堵與信號干擾,保障高頻采集的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、高清視頻畫面、實時環(huán)境參數(shù)毫秒級低時延傳輸,數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、安全、不丟失。同時支持批量管理、遠程啟停、流量智能調(diào)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測,適配海量終端無人值守的規(guī)?;O(jiān)測運維需求。
所有終端采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過4G/5G物聯(lián)網(wǎng)鏈路實時回傳至云端智慧監(jiān)測平臺,完成數(shù)據(jù)清洗、匯總、存儲、可視化展示。平臺內(nèi)置橋梁結(jié)構(gòu)安全評估算法與行業(yè)標準閾值模型,可自動對比分析實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù),精準研判結(jié)構(gòu)疲勞損耗、異常形變、隱患發(fā)展趨勢,實現(xiàn)從“被動監(jiān)測”到“主動研判”的升級。同時支持數(shù)據(jù)曲線回放、歷史溯源、報表自動生成,為橋梁養(yǎng)護、安全評估、工程改造提供精準的數(shù)據(jù)依據(jù)。
平臺根據(jù)監(jiān)測異常等級,實現(xiàn)分級智能預(yù)警,通過平臺彈窗、手機APP、短信等多渠道推送告警信息,針對輕微異常實時提醒、中度異常重點關(guān)注、重度異常緊急預(yù)警。運維管理人員可根據(jù)預(yù)警信息精準定位隱患點位、隱患類型與風(fēng)險等級,快速開展巡檢、養(yǎng)護、維修作業(yè),避免隱患持續(xù)擴大。同時支持設(shè)備遠程狀態(tài)監(jiān)測、故障排查、參數(shù)調(diào)試,大幅降低人工運維壓力,實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施智慧化管護閉環(huán)。
依托FIFISIM物聯(lián)4G/5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)高穩(wěn)定、低時延、全天候的傳輸能力,智慧監(jiān)測系統(tǒng)徹底顛覆傳統(tǒng)人工巡檢模式,實現(xiàn)城市橋梁與基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測、研判、預(yù)警、運維全鏈路數(shù)字化重構(gòu),從根本上提升城市生命線安全管控能力、降低運維成本、規(guī)避安全風(fēng)險。

傳統(tǒng)人工巡檢存在時間間隔長、夜間無人監(jiān)測、極端天氣停檢等問題,極易形成安全監(jiān)測盲區(qū)。4G/5G物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)無需人工值守,可支撐所有監(jiān)測終端7×24小時不間斷采集、傳輸數(shù)據(jù),無論晝夜、風(fēng)雨、寒暑,均可實時捕捉橋梁結(jié)構(gòu)形變、振動、沉降、環(huán)境變化等各類參數(shù),徹底填補人工監(jiān)測空檔期。針對暴雨、臺風(fēng)、強對流等極端天氣,系統(tǒng)可持續(xù)高頻監(jiān)測,第一時間捕捉結(jié)構(gòu)突發(fā)性異常變化,為應(yīng)急處置爭取寶貴時間,全方位筑牢城市基礎(chǔ)設(shè)施安全防線。
橋梁結(jié)構(gòu)性隱患具備隱蔽性、漸進性、累積性特點,細微的應(yīng)力形變、裂縫擴張、沉降偏移無法通過人工肉眼識別,卻是重大安全事故的前兆。依托4G/5G低時延、高頻次數(shù)據(jù)傳輸能力,傳感終端可毫秒級上傳高精度監(jiān)測數(shù)據(jù),云端算法可精準捕捉微小參數(shù)變化與異常趨勢,實現(xiàn)隱蔽性隱患的早期識別、提前預(yù)警。相較于傳統(tǒng)年度、季度檢測模式,物聯(lián)網(wǎng)智慧監(jiān)測可將隱患發(fā)現(xiàn)周期大幅提前,實現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早研判、早處置”,從源頭杜絕橋梁坍塌、結(jié)構(gòu)損壞等重大安全事故,大幅提升城市公共安全防控能力。
城市橋梁、高架路網(wǎng)、戶外基礎(chǔ)設(shè)施跨度大、點位散、場景復(fù)雜,有線組網(wǎng)施工難度大、成本高、破壞性強。FIFISIM物聯(lián)4G/5G物聯(lián)網(wǎng)方案采用純無線傳輸模式,無需開槽布線、無需土建施工、無需破壞橋梁原有結(jié)構(gòu)與路面設(shè)施,僅需終端搭載通信模組或工業(yè)路由器、插入物聯(lián)網(wǎng)卡即可快速入網(wǎng)投產(chǎn)。部署周期短、適配性強,可全面覆蓋城市主干道橋梁、跨河橋梁、高架立交、人行天橋、隧道出入口等各類基礎(chǔ)設(shè)施場景,適配新建智慧監(jiān)測項目與老舊設(shè)備智能化升級改造,可快速實現(xiàn)城市全域橋群監(jiān)測覆蓋。
傳統(tǒng)橋梁運維需要工作人員高頻次現(xiàn)場巡檢、設(shè)備排查、數(shù)據(jù)采集,人工工作量大、效率低、成本高。物聯(lián)網(wǎng)智慧監(jiān)測體系落地后,所有終端設(shè)備在線狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)可通過云端平臺實時查看,設(shè)備離線、數(shù)據(jù)異常、終端故障可實時預(yù)警,運維人員可遠程排查、精準定位問題,無需盲目全域巡檢。簡單的設(shè)備參數(shù)調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)重啟可遠程完成,大幅減少現(xiàn)場作業(yè)頻次,降低人工運維成本與交通通行影響,實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施運維從“人工粗放巡檢”向“遠程精準管護”的轉(zhuǎn)型。
4G/5G物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)不間斷、連續(xù)化歸檔留存,構(gòu)建橋梁基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期數(shù)據(jù)檔案,涵蓋歷年結(jié)構(gòu)形變數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、養(yǎng)護記錄、隱患處置記錄、荷載運行數(shù)據(jù)等全維度信息。云端平臺通過大數(shù)據(jù)分析,可精準研判橋梁結(jié)構(gòu)老化規(guī)律、損耗趨勢、使用壽命,為橋梁養(yǎng)護計劃制定、維修改造、加固升級、退役評估提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐,徹底告別傳統(tǒng)經(jīng)驗化管護模式,實現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期精細化、標準化、智慧化管理。
相較于傳統(tǒng)有線組網(wǎng)、民用無線組網(wǎng)方案,F(xiàn)IFISIM物聯(lián)4G/5G物聯(lián)網(wǎng)智慧監(jiān)測方案高度適配城市戶外基礎(chǔ)設(shè)施場景,具備六大核心優(yōu)勢。一是場景適配性極強,純無線免布線部署,不破壞橋梁結(jié)構(gòu)、不影響交通,適配各類戶外復(fù)雜工況;二是工業(yè)級高穩(wěn)定,設(shè)備防塵防水防雷、寬溫運行、抗干擾,全天候保障設(shè)備在線;三是低時延高頻傳輸,支撐秒級、毫秒級高頻數(shù)據(jù)采集,滿足高精度結(jié)構(gòu)監(jiān)測需求;四是專網(wǎng)安全可靠,APN專網(wǎng)加密傳輸,數(shù)據(jù)隔離不泄露,符合市政工程數(shù)據(jù)安全標準;五是靈活可擴容,模塊化硬件可單點部署、可集群擴容,適配單橋、橋群、全域城市監(jiān)測項目;六是全流程服務(wù)支撐,提供組網(wǎng)方案設(shè)計、硬件選型、批量部署、遠程調(diào)試、后期運維全鏈條技術(shù)服務(wù),保障項目高效落地、穩(wěn)定運行。

本方案可廣泛適配各類城市基礎(chǔ)設(shè)施智慧監(jiān)測場景,涵蓋城市跨江跨河橋梁、城市主干道高架橋梁、人行天橋、立交橋、隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測、市政道路沉降監(jiān)測、交通樞紐基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測等。同時適配市政老舊橋梁智能化升級、新建橋梁智慧監(jiān)測配套、城市生命線安全工程、交通基礎(chǔ)設(shè)施智慧管護等各類政企項目,是當前城市基建智慧化改造中落地性最強、穩(wěn)定性最高、性價比最優(yōu)的無線通信解決方案。
城市橋梁與市政基礎(chǔ)設(shè)施的智慧化監(jiān)測升級,是新型智慧城市建設(shè)、城市生命線安全治理的核心剛需,也是傳統(tǒng)基建從“重建設(shè)、輕管護”轉(zhuǎn)向“建管并重、智慧運維”的必然趨勢。智慧監(jiān)測體系的核心價值,在于以連續(xù)、精準、真實的實時數(shù)據(jù),替代傳統(tǒng)人工經(jīng)驗判斷,實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施安全風(fēng)險的可控、可防、可預(yù)判。而4G/5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù),是整套智慧監(jiān)測體系落地運行的核心底座,決定著監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性、準確性與系統(tǒng)穩(wěn)定性。
FIFISIM物聯(lián)依托成熟的物聯(lián)網(wǎng)卡、通信模組、工業(yè)路由器產(chǎn)品體系,精準解決城市戶外基礎(chǔ)設(shè)施組網(wǎng)難、信號差、數(shù)據(jù)斷連、運維繁瑣等行業(yè)痛點,為橋梁智慧監(jiān)測系統(tǒng)提供高可靠的無線傳輸支撐,全面賦能基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測、智能預(yù)警、精細管護、生命周期研判,助力城市市政運維降本增效、筑牢城市公共安全防線。
未來,隨著5G深度普及、AI智能分析、數(shù)字孿生、北斗高精度定位技術(shù)的融合迭代,城市基礎(chǔ)設(shè)施智慧監(jiān)測將朝著全域可視化、全智能研判、無人化管護、數(shù)字孿生仿真的高階方向升級,行業(yè)對通信網(wǎng)絡(luò)的低時延、大帶寬、高穩(wěn)定性、大容量接入要求將持續(xù)提升。FIFISIM物聯(lián)將持續(xù)深耕市政基建物聯(lián)網(wǎng)賽道,持續(xù)迭代優(yōu)化場景化專屬通信解決方案,不斷提升工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備適配能力與組網(wǎng)服務(wù)水平,持續(xù)為城市橋梁、市政基礎(chǔ)設(shè)施智慧化、數(shù)字化、安全化升級提供堅實的技術(shù)支撐,助力新型智慧城市與城市生命線安全工程高質(zhì)量建設(shè)。