智慧监测|武汉打造城市生命线桥隧安全体系

为认真贯彻国家和省、市关于城市基础设施生命线安全工程部署，武汉市城管执法委在住房和城乡建设部、湖北省住建厅的大力指导下，抢抓战略性推动城市数字公共基础设施建设契机，坚持数字化、网络化、智能化发展方向，建设桥隧档案中心、管养中心、诊断中心、指挥中心，积极探索一屏通览、一网统管、一体联动智慧桥隧应用，努力打造城市生命线桥隧安全体系。

武汉市委、市政府认真落实习近平总书记关于城市安全的重要论述，湖北省委常委、市委书记郭元强，市长盛阅春先后 19 次专题研究数公基、城市生命线安全工程，将桥隧生命线安全作为重要内容。在工作方向上，坚持数字化、网络化、智能化发展方向，以数字治理引领创新治理，推动生命线安全工程 2024 年实现主要场景应用，2025 年实现重点全覆盖，优先推动桥隧应用实现“安全运行一张图、动态监测一张网、应急管理一盘棋”。在工作路径上，以城市信息模型（CIM）平台为底座，构建城市数字公共基础设施万物标识和数字孪生操作系统，将桥隧应用架构于城市安全风险预警平台，推动一网统管。在工作组织上，建立生命线安全工程建设联席机制，明确市城管执法委作为市级牵头部门，市住更局、市水务局、市城投集团等部门和各区参加，加强工作的常态组织调度，及时解决规划统筹、项目统筹、技术统筹、资金统筹等重难点问题。

武汉市两江交汇、三镇鼎立、九省通衢，现有城市桥隧 826 座，总长度 486.2 公里，总面积 1200 余万平方米。城市桥隧规模庞大、类型多且分布广，面临桥隧数量类型增长快，交通运输荷载增长快，传统管养匹配难、响应慢等问题。为破解痛点难点，推动桥隧管养流程再造、系统重塑、体系重构，一是强化立法先行。2017 年，以市政府名义颁布《武汉市城市桥梁隧道安全管理条例》，明确规定新建城市桥隧必须同步建设安全监测系统，既有城市桥隧必须在规定时间内安装前端感知设备，市级城市管理部门建设统一安全监管平台全量接入全市城市桥隧安全监测信息，从立法层面解决了建设依据的问题。二是强化标准先行。出台《武汉市城市桥梁与隧道结构安全监测技术规程》，解决了桥隧前端感知设备“装哪里、装什么、装多少、怎么装”的问题。目前，826 座城市桥隧共安装前端感知设备 19210 个，累计投资约 5 亿元。同时，按照住房和城乡建设部、湖北省住建厅《城市基础设施生命线工程建设运营指南》，建立完善统一的桥隧数据标准、基础支撑系统标准、运营评价标准 6 个。三是强化机制先行。针对市级直管桥隧 221 座、区级桥隧 605 座的现状，优化顶层设计，建立“市管重点、区管一般”的管理格局，明确“市建平台、区建前端”的工作机制，市级统一建设安全监管平台，区级集中使用，市区分级建设桥隧前端感知设备，减少重复建设，统一管理标准和运维模式。

秉持“修早、修小、预防性养护”的理念，开创性构建了以数据综合分析、实时计算分析、融合多源数据的单桥健康诊断系统架构，将桥隧健康状态监控由年度“项目检测模式”升级为全天候、全方位的“实时在线诊断模式”，大幅度提升了桥隧安全保障系数。一是创新探索数据架构升级。通过构建物联网底座，解决了海量结构监测数据（32 万条 / 秒）高并发问题。通过建设高性能时序数据库集群，采用国产海量关系型数据库以及对象存储服务器搭建，实现同步多线程对结构监测数据进行采集、清洗、同步、存储、预处理、特征值提取等工作，有效保证了预警数据的及时性、有效性、完整性。二是创新探索实时研判“六大分析算子”。针对所有结构监测数据按照不同的采集频率进行相应的分析处理，新建了六大分析算子，即统计分析、趋势分析、状态与波动分析、概率分布统计分析、刚度趋势分析、相关性分析。管养人员利用监测数据分析结果的规律，设定两级阈值及时判断数据异常。目前，共计实时研判了 6.4T 的结构监测数据。三是创新探索在线计算“五大专项算法”。从结构计算层面解析荷载作用下桥梁结构的实际响应情况，新建了五大专项算法 ：即结构响应实时计算、风场分析计算、主梁疲劳计算、模态计算、异常诊断识别计算。通过不断修正计算模型，从设计工况、实际工况、可靠度评估三个维度计算结构的实际承载能力以及失效概率。目前，实时计算 1227 次、风场分析计算 3 次、主梁疲劳计算 15 次、模态计算 237 次、异常诊断识别计算 32 次。

压实政府、行业监管部门和企业三方责任，完善城市生命线工程风险隐患应急处置流程和办法，建立多部门联动的风险协调处置体系。一是抓实一屏通览。动态展示全市桥隧概况、规模、等级等基础数据，并对全市 826 座桥隧逐一画像，集合了桥隧基础数据、监测数据、管养信息等信息，实现一桥一册。目前，全市桥隧评估等级均处于 A、B 及合格级，桥隧整体安全可控。近三年，没有发生一起桥隧安全事故。二是抓实一网统管。坚持分级分类，对预警事件重要程度按红橙黄蓝四级进行分级，对预警事件类别按结构监测提示、恶劣天气影响、影响桥隧安全事件等进行分类。因地制宜探索“五类典型桥型”综合评估工作法，通过融合结构监测数据、检测数据、视频数据、分析结果、计算结果等多源数据，实现对梁式桥、刚构桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等五类典型桥型的定量定性指标多维度评估，综合评价桥隧的劣化速度、劣化转折年限，为应急处置、管养决策提供依据。三是抓实一体联动。动态展示各类预警事件中调度处置工作，如针对鹦鹉洲长江大桥主梁结构监测数据显示单边最大位移振幅达 0.584m、双边振幅 1 米左右、桥上车辆驾驶员有明显不适感的突发事件，管养单位经系统评估、现场踏勘后认为此次异常振动为特定风况下的风致涡激振动现象，在不封桥的情况下确认了桥梁结构安全。中国工程院陈政清院士对综合研判、现场处置予以了高度肯定。又如去年 6 月，结合天气预警、视频监控信息，及时发现水果湖隧道等 2座通道发生了积水，通过系统快速感知、迅速响应，仅 1 个小时完成积水抽排工作，实现感知、监测、研判、预警、处置、评估的闭环管理。

（作者：武汉市城管执法委。全文刊载于《中国建设信息化》总第229期）

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