远程识病害——数字孪生技术助力中小桥梁检测和资产管理

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数字孪生技术不仅在桥梁设计和施工中发挥着重要作用，在桥梁结构安全检测和养护领域也可以提供强有力的辅助功能,并实现基础设施资产的全生命周期管理。桥梁业主单位和养护单位可以根据数字孪生技术对桥梁安全进行预测，并有针对性地提出养护方案。对于大型、重点桥梁结构,数字孪生技术的应用更具成本效益。未来随着技术的日趋成熟和发展，中小桥梁将成为该项技术应用的重点。

何为数字孪生

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

作为普遍适应的理论技术体系，数字孪生可以在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等众多领域应用。目前该技术在国内应用最为深入的是工程建设领域，而关注度最高、研究最热的则是智能制造领域。

检测工具的演变

在美国联邦公路管理局的资助下，明尼苏达州交通厅为本州8个区都配备了无人机。管理局也对相关检测人员进行了操作培训，帮助他们快速掌握无人机检测技巧，同时提供桥梁库存报告等信息。

虽然无人机是一种便捷、经济、安全的检测工具，但是仅依靠其拍摄尚无法达到桥梁检测的要求，明尼苏达州交通厅目前仍然选用桥梁检测车和其他一些检测工具搭配无人机开展检测作业。例如：在密西西比河上的40号州际公路桥上，检测人员就未发现一些关键裂缝，而这些裂缝最终导致大桥被迫关闭并进行维修加固。因为安装在无人机上的镜头相对固定，这对于检测人员的操作和工作态度要求很高。因此，在对桥梁进行信息收集和评估之前，养护团队必须充分了解如何正确地将无人机拍摄纳入整个桥梁检测之中。

较佳的组合

虽然无人机在捕捉数据方面发挥着重要作用，但它也只是交通管理部门建立和保持数字孪生工具库中的一种，另一个重要工具则是适配的软件。例如来自某公司的一款软件，结合了实地测量、摄影测绘、激光雷达（光探测和测距）、传感器，以及数字孪生数据库中的无人机镜头数据。