報(bào)告者：李惠教授
筆記整理：馬騁
日期：20160303
引言
- 結(jié)構(gòu)監(jiān)測與檢測服務(wù)于結(jié)構(gòu)工程的各個(gè)方面：荷載雏吭、響應(yīng)、安全陪踩、可靠度杖们；
- 從新的視角看待傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程：信息、人工智能肩狂、大數(shù)據(jù)摘完、網(wǎng)絡(luò)；
監(jiān)測與檢測的研究方向
- 監(jiān)測檢測自身的理論與技術(shù)問題傻谁；
- 如何解決傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程問題孝治；
土木工程在全世界普遍不受重視的原因：
- 力學(xué)理論非常成熟完善，很難出現(xiàn)巨大的變革审磁；
- 土木工程知識經(jīng)驗(yàn)化谈飒，很難建立嚴(yán)格理論，科學(xué)性不強(qiáng)态蒂；
監(jiān)測檢測 = 傳統(tǒng)土木工程 + 現(xiàn)代科技（Information,AI,Big Data,Intenet）
土木工程全過程管理
建成工程的承載力和耐久性隨著時(shí)間變化杭措，以混凝土梁為例：
Mu = As fy x0
由于環(huán)境腐蝕和混凝土開裂，實(shí)際的鋼筋截面積A_s和f_y會減小吃媒，結(jié)構(gòu)抗力隨之下降瓤介，確定真實(shí)的承載力狀態(tài)，需要檢測技術(shù)獲取實(shí)測數(shù)據(jù)赘那。
維護(hù)技術(shù)的發(fā)展;
- 一般檢測刑桑，耗費(fèi)人力、主要只能檢測到外觀的變化募舟；
- 健康監(jiān)測祠斧，獲取全過程數(shù)據(jù)，如水立方監(jiān)測拱礁；
- 橋聯(lián)網(wǎng)琢锋，未來發(fā)展趨勢辕漂，區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測網(wǎng)；
智能基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)：
- 建筑
- 橋梁
- 地下結(jié)構(gòu)
- 管網(wǎng)設(shè)施
- 高鐵
2012ASCE報(bào)告指出吴超，2025年預(yù)期實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施智能化钉嘹，無人駕駛汽車可能與智能基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行交互。
智能制造技術(shù)
- 工業(yè)預(yù)制裝配化
十三五國家投資40億鲸阻； - 機(jī)器人建造技術(shù)
港珠澳大橋案例：- 機(jī)器人焊接鋼構(gòu)件跋涣；
- 相控陣探傷；
- 水下橋墩機(jī)器人施工鸟悴；
- 3D打印技術(shù)
風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c材料力學(xué)參數(shù)關(guān)系不大陈辱，淘寶3D打印模型；
目前不能實(shí)現(xiàn) 鋼筋细诸、混凝土打印沛贪，未來可能解決；
美國正在研究4D打印震贵，增加時(shí)間維度利赋；
3D打印改變物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，改變材料力學(xué)特性屏歹；
BIM技術(shù)
工程問題：
- 國際投標(biāo)要求全過程BIM模型隐砸；
- 舊橋評價(jià)嚴(yán)重缺乏橋梁信息資料，橋梁BIM技術(shù)可以解決這一問題蝙眶；
- 大型結(jié)構(gòu)的施工過程與最終受力狀態(tài)關(guān)系緊密，溫度影響顯著褪那，施工非線性不可忽視幽纷，因此全過程模擬分析非常必要；
監(jiān)測檢測技術(shù)
發(fā)展階段
- 1900s博敬，sensing友浸，感知材料研發(fā)
- 光學(xué)，波長$\lambda$偏窝，中心頻率收恢，光強(qiáng)
- 電學(xué)，電阻祭往、電壓傳感
- 無限傳感技術(shù)
未來的感知材料研發(fā)伦意，必然是分布式感知。
- 2000s硼补，application of SHM驮肉，健康監(jiān)測應(yīng)用
- 中國，大陸已骇、臺灣离钝、港澳
- 韓國
- 日本票编，京都二橋
- 美國，應(yīng)用很少卵渴，公路系統(tǒng)沒錢
- 2005-present慧域，data-driven science and engineering，數(shù)據(jù)科學(xué)與工程
UIUC的Spencer教授研發(fā)傳感器最厲害浪读，應(yīng)用：
- 日本昔榴，京都第二大橋
- 美國，某鐵路橋
監(jiān)測數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)復(fù)雜性
- 多種監(jiān)測指標(biāo)：cable tension, acceleration,wind speed,strain
- 含有錯誤瑟啃，環(huán)境干擾
- 海量數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)挖掘方式：
- Level 1论泛，data driven， 僅從數(shù)據(jù)出發(fā)蛹屿，不考慮結(jié)構(gòu)和力學(xué)問題屁奏；
- Level 2，model driven错负，不懂
局部檢測技術(shù)
分布式傳感器可以獲取結(jié)構(gòu)整體數(shù)據(jù)坟瓢，但局部的檢測問題，如鋼橋焊縫開裂犹撒、混凝土開裂折联，還需要局部檢測技術(shù)。
- 超聲相控陣识颊，雷達(dá)技術(shù)诚镰，正在研發(fā)用于檢測；
- 聲發(fā)射技術(shù)祥款，較為落后清笨；
- 導(dǎo)波技術(shù)，最先進(jìn)刃跛，周文松教授研究方向抠艾；
熱點(diǎn)：超聲相控陣+導(dǎo)波檢測
稠密檢測技術(shù)
移動無線傳感技術(shù)，通過移動基站采集檢測信息桨昙，并在線分析检号。關(guān)鍵技術(shù)：
- 數(shù)據(jù)無線傳輸；
- 數(shù)據(jù)恢復(fù)算法蛙酪，黃永老師研究的貝葉斯算法齐苛；
- 在線數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)決策滤否；
圖像檢測技術(shù)
監(jiān)控?cái)z像脸狸，圖像識別。
數(shù)據(jù)科學(xué)
大數(shù)據(jù)的研究，需要在合適的尺度研究問題炊甲。
案例：斜拉索渦激振動（Vortex Induced Vibration）識別泥彤。
渦激振動下，結(jié)構(gòu)以唯一的頻率振動卿啡，但是對于很長的拉索吟吝，各段分布在不同的高度，因此在不同的高度不同風(fēng)速下颈娜，激發(fā)出不同的渦激振動頻率剑逃，表面上不像渦激振動，實(shí)質(zhì)上是官辽。問題的關(guān)鍵在于看到尺度的效應(yīng)蛹磺。
機(jī)器學(xué)習(xí)算法
Nature文章中的聚類算法（Clustering），解決了抖振和渦激振動的區(qū)分同仆，通過特征空間投影萤捆，識別效果比人工識別更好。此方法也可以應(yīng)用于地震工程的線性俗批、非線性振動狀態(tài)識別俗或。
機(jī)器學(xué)習(xí)可以實(shí)現(xiàn)橋梁車輛荷載的時(shí)空分布識別，為可靠度評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)岁忘。
感悟：當(dāng)土木工程實(shí)現(xiàn)了感知辛慰，就會獲取大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)的分析處理方式完全與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析不同干像，必須采用機(jī)器學(xué)習(xí)的理論技術(shù)帅腌。
