安靜的藍(lán)海市場(chǎng) | 橋梁健康監(jiān)測(cè)
據(jù)2018年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2018年末全國(guó)公路橋梁85.15萬(wàn)座，而據(jù)一組2018年數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前僅有400余座大型橋梁安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在橋梁后期的保養(yǎng)和維護(hù)方面，大多仍在沿用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法。
2015年~2018年我國(guó)公路橋梁統(tǒng)計(jì)如下：
我國(guó)在役橋梁總體規(guī)模龐大，全國(guó)橋梁總量也在穩(wěn)步上升，在2006年~2018年間，平均每年增長(zhǎng)2.7萬(wàn)座，增速為3%。2001年~2018年全國(guó)公路橋梁總量統(tǒng)計(jì)如下表：
政策預(yù)算
按照我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，橋梁使用壽命中小橋30年，中橋50年，大橋100年，但由于橋梁建設(shè)投入使用后，橋梁承受的環(huán)境條件變化、荷載條件變化、人為活動(dòng)因素、材料性能變異以及自然災(zāi)害等影響下就會(huì)出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)損傷，給出行者生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的威脅，可能造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此橋梁監(jiān)控檢測(cè)就變得尤其重要。
2004年遼寧盤(pán)錦田莊臺(tái)大橋發(fā)生垮塌事故
2007年包頭市民族東路高架橋橋面突然發(fā)生傾斜
國(guó)家層面，交通運(yùn)輸部對(duì)橋梁健康監(jiān)測(cè)已有制度要求。
《公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作制度》：對(duì)特別重要的特大橋，應(yīng)建立符合自身特點(diǎn)的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
多個(gè)省份也對(duì)橋梁監(jiān)控檢測(cè)提出過(guò)明確要求：
天津市市政管理局發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)市政公路路橋梁設(shè)施運(yùn)行安全管理工作意見(jiàn)的通知 》：“凡新建設(shè)的重要（特殊）市政公路橋梁設(shè)施，必須同步建設(shè)橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；在用的重要（特殊）市政公路橋梁設(shè)施，要加裝并完善橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。”
我國(guó)橋梁監(jiān)控檢測(cè)的提出已經(jīng)有20余年，近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)的進(jìn)步讓橋梁健康監(jiān)測(cè)從效果上也提升看可靠性。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸，技術(shù)瓶頸已基本被突破；傳感器方面的精度與長(zhǎng)期穩(wěn)定性已有較大提高；另外監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和結(jié)構(gòu)評(píng)估方法體系完善等工作也得到加強(qiáng)。
投資方面，賽文交通網(wǎng)對(duì)近年橋梁健康監(jiān)測(cè)市場(chǎng)進(jìn)行抽樣，沙埕灣跨海大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)及服務(wù)510萬(wàn)，虎跳峽金沙江大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程812萬(wàn)，舟山市小干二橋工程健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施499萬(wàn)，金安金沙江大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施1262萬(wàn)，北盤(pán)江特大橋運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)1329萬(wàn)……
目前我國(guó)橋梁健康監(jiān)測(cè)主要集中針對(duì)大橋和特大橋梁，截止2018年末，我國(guó)這兩類橋梁的數(shù)量約為15萬(wàn)座，如果按平均每座橋梁健康監(jiān)測(cè)投資為800萬(wàn)，則存量市場(chǎng)規(guī)模約為1200億。
這片尚未充分開(kāi)拓，即將爆發(fā)的藍(lán)色海洋有多大不用多做形容了，更何況我們還沒(méi)把正在火速鋪設(shè)日益增加的高鐵橋梁算在內(nèi)……
為何如此巨大的市場(chǎng)卻如此的寧?kù)o？
未普及分析
橋梁健康監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)空間很大，但門(mén)檻很高。
鐵路橋梁的市場(chǎng)較為封閉，屬于鐵總的內(nèi)部系統(tǒng)循環(huán)。所以現(xiàn)今公司的主要業(yè)務(wù)大都是針對(duì)公路橋梁，且大多是地方的中小跨徑橋，逐漸成熟之后便可承接大型橋梁的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。
新晉的入場(chǎng)者需要多方面的協(xié)助，比如監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)獲得甲級(jí)資質(zhì)方可對(duì)大型橋梁進(jìn)行數(shù)據(jù)評(píng)估，來(lái)分析橋梁是小修、大修或是翻修；相關(guān)合作方都要具備橋梁相關(guān)的從業(yè)資質(zhì)，綜合性的東西要求很多；
且該領(lǐng)域技術(shù)性要求很高，前期設(shè)備購(gòu)置以及后期運(yùn)作都需要強(qiáng)大的資金支撐；
尤其是對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求很高，誤差太大或不準(zhǔn)確都將帶來(lái)嚴(yán)重后果；
監(jiān)測(cè)設(shè)備的精度、軟件的狀態(tài)和運(yùn)行情況、自身具備的知名度都是需要考慮的因素；
客戶太少，成本太高，急需大規(guī)模的資本和社會(huì)力量入市來(lái)推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展；
總之，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的普及還面臨著以下問(wèn)題：
系統(tǒng)本身
1. 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與橋梁管理系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
2. 橋梁健康檢測(cè)系統(tǒng)本身的使用壽命難以保證。
研究應(yīng)用
1. 缺乏有效實(shí)用的優(yōu)化算法，造成測(cè)點(diǎn)數(shù)量巨大，系統(tǒng)規(guī)模過(guò)大，導(dǎo)致傳感器布設(shè)存工作量巨大，數(shù)據(jù)量大，信息大量冗余。
2. 缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)性能改變敏感參數(shù)的有效研究。
3. 如何對(duì)橋梁進(jìn)行有損狀態(tài)下的疲勞壽命可靠性評(píng)估是一個(gè)尚未解決的問(wèn)題。
4. 如何綜合運(yùn)用橋梁結(jié)構(gòu)局部健康檢測(cè)與整體健康監(jiān)測(cè)技術(shù)，更好的實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)化和自動(dòng)化，以及如何合理利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)，是研究的技術(shù)難題。
5. 橋梁模態(tài)試驗(yàn)的應(yīng)用還存在不少問(wèn)題。
缺乏規(guī)范指導(dǎo)
1. 缺乏項(xiàng)目規(guī)模和評(píng)估方法的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
2. 缺乏有效的傳感器優(yōu)化布設(shè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。
3. 缺乏纜索健康的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)體系，剩余強(qiáng)度以及工作壽命等研究極為貧乏。
重要性
雖然橋梁健康監(jiān)測(cè)市場(chǎng)仍存在各種問(wèn)題，但它廣闊的發(fā)展前景不容忽視。
我國(guó)公路橋梁平均大修年限為30年，個(gè)別橋型甚至更短。我國(guó)公路橋梁從80年代開(kāi)始起步加速建設(shè)，其中大部分橋梁已達(dá)到其大修或重建年限，而且隨著時(shí)間增長(zhǎng)，將會(huì)有一大批橋梁加入老齡化行列，我國(guó)橋梁老齡化已在加速到來(lái)。
眾所周知，橋梁建設(shè)投資大、服役周期長(zhǎng)、工作環(huán)境惡劣、病害普遍，使用過(guò)程存在各種問(wèn)題，尤其是當(dāng)橋梁使用十至二十年時(shí)，設(shè)計(jì)和施工時(shí)的缺陷將完全暴露出來(lái)，同時(shí)，因長(zhǎng)期使用而累積的結(jié)構(gòu)損傷和疲勞也有危及橋梁基本安全的可能，但是，此時(shí)橋梁損傷的外在表征又往往表現(xiàn)不夠明顯，因此最易發(fā)生安全事故。
由此我們可以得到一個(gè)結(jié)論：橋梁監(jiān)測(cè)必不可少。
不可否認(rèn)，傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測(cè)在歷史中扮演了不可或缺的角色，也預(yù)防了很多事故。但我們根據(jù)最新的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析出了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)的弊端：
需要大量人力、物力和財(cái)力并有諸多檢查盲點(diǎn)；
主觀性強(qiáng)，難于量化；
破壞橋梁結(jié)構(gòu)，缺少整體性；
影響正常交通運(yùn)行；
周期廠，實(shí)時(shí)性差。
打鐵還需自身硬，既然傳統(tǒng)方式在各個(gè)方面都不如健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，那么這個(gè)市場(chǎng)的春天早晚都會(huì)到來(lái)。如今各方面的不完善，掩蓋不了這個(gè)巨大的市場(chǎng)空間隱隱折射出的光芒。
而今健康監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)僅有一兩家企業(yè)在砥礪前行，巨大的市場(chǎng)讓他們感覺(jué)不到競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的存在。他們需要做的只是不斷的更新自己的技術(shù)，以便更好的為橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)。
發(fā)展應(yīng)用
截至2019年4月，中國(guó)高鐵橋梁長(zhǎng)度突破1.6萬(wàn)公里；預(yù)計(jì)2025年中國(guó)高鐵將達(dá)到3.8萬(wàn)公里，2030年將達(dá)到4.5萬(wàn)公里，形成“八縱八橫” 高速鐵路網(wǎng)。鐵路建設(shè)市場(chǎng)廣闊，橋梁領(lǐng)域亦大有可為。
我國(guó)橋梁行業(yè)飛速發(fā)展，可在橋梁健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究起步較晚。上世紀(jì)90年代起，才陸續(xù)在一些大型的控制性橋梁上建立了規(guī)模不同的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
而國(guó)外在橋梁健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究起步較早。
1982年的美國(guó)佛羅里達(dá)州的陽(yáng)光高架橋有一套綜合設(shè)備、蘇格蘭的金士頓橋有安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、英國(guó)在總長(zhǎng)522米的三跨變高度連續(xù)鋼箱梁橋Foyle橋上布設(shè)傳感器、90年代時(shí)日本、韓國(guó)等開(kāi)始研究并在一些大型橋梁上安裝健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需遵循“因橋而異、因橋制宜、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定可靠”的16字原則。
傳感器、信息收集、信息處理和分析和勸評(píng)估控制四個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)工作。
可實(shí)現(xiàn)的功能如下圖：
如今已在國(guó)內(nèi)應(yīng)用多個(gè)場(chǎng)景，如下圖：
結(jié)語(yǔ)
目前，我國(guó)橋梁根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行分級(jí)：一二類為健康橋，三四類為帶病橋，五類為危橋。無(wú)論哪一類都是需要進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，由此可見(jiàn)市場(chǎng)之大。
同時(shí)，橋梁監(jiān)測(cè)相關(guān)的大數(shù)據(jù)也有非常廣闊的應(yīng)用空間。
將來(lái)，這個(gè)藍(lán)海的市場(chǎng)什么時(shí)候會(huì)變成紅海，我們共同期待。