塔科馬海峽大橋是位于美國華盛頓州塔科馬的懸索橋。第一座塔科馬海峽大橋于1940年7月1日通車。

當(dāng)時人們發(fā)現(xiàn)這座大橋在微風(fēng)的吹拂下會出現(xiàn)晃動甚至扭曲變形的情況，當(dāng)?shù)厝擞哪貙⒋髽蚍Q為“舞動的格蒂”。通車僅僅4個月后，這座大橋便戲劇性地被微風(fēng)摧毀。重建的大橋于1950年通車，被稱為“強(qiáng)壯的格蒂”。

2007年8月1日，美國明尼蘇達(dá)州I-35W密西西比河大橋在傍晚交通高峰時段垮塌，約50輛汽車墜入河中，造成13人死亡，145人失蹤。該橋于1967年建成，預(yù)計每天可通行66,000輛汽車。但是，到了2004年后，每天通行的車輛高達(dá)141,000輛，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初設(shè)計的通行量，這也導(dǎo)致了上述事故的發(fā)生。

美國科學(xué)基金會民用基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)工作組曾經(jīng)說過，停止投資基礎(chǔ)設(shè)施是文明走向衰落的第一步。一個國家的民用基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量決定了這個國家的經(jīng)濟(jì)潛力、國家財富和人民生活質(zhì)量。因此，公路、鐵路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的毀壞在社會上造成的影響很大。

基礎(chǔ)設(shè)施作為“百年大計”，很重要，同時也都是天價工程，美國由于關(guān)鍵橋梁或隧道的損毀而產(chǎn)生的費用可能超過100億美元。幸運的是，我們現(xiàn)在有了大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)可以在幫助提高基礎(chǔ)設(shè)施安全性的同時，大幅節(jié)省這些“百年大計”的維護(hù)開支。

監(jiān)控防洪大堤

在荷蘭，“防洪大堤監(jiān)測”項目已經(jīng)推進(jìn)了長達(dá)10年，這一項目旨在改善堤防監(jiān)測，提高防洪能力。政府集結(jié)了很多機(jī)構(gòu)和組織，共同努力將傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)相結(jié)合，打造了一個強(qiáng)大的堤防監(jiān)測系統(tǒng)，可以將防洪大堤的狀況實時可視化地展現(xiàn)出來。

這個系統(tǒng)的核心是防洪大堤數(shù)據(jù)服務(wù)中心(DDSC)，它集中、統(tǒng)一地存儲實時監(jiān)控的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理和分析。大堤收集的數(shù)據(jù)也可用于檢測影響人體健康的多項與水有關(guān)的指標(biāo)，比如水生生物變化趨勢和水體污染等，還可用于對河流和沿海水域災(zāi)害的預(yù)警。

堤壩能通過大數(shù)據(jù)變智能，其他的基礎(chǔ)設(shè)施同樣也能通過大數(shù)據(jù)變智能，比如橋梁。監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的健康度現(xiàn)在受到極大的重視。無線傳感器成本的下降和數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展讓橋梁監(jiān)測變得更普遍，也更專業(yè)。目前世界各地智能橋梁的應(yīng)用案例比比皆是。

新圣安東尼瀑布橋

2007年，美國明尼阿波利斯圣安東尼瀑布橋垮塌，一年之后，新橋建成通車。這座新橋是一座智能橋梁，配備了300多個傳感器。這些傳感器用來測量結(jié)構(gòu)腐蝕、天氣條件、水平和垂直運動以及交通狀況等對大橋的影響。橋梁上設(shè)置的溫度傳感器還可以與防凍噴霧系統(tǒng)進(jìn)行通訊，在溫度較低時自動釋放防凍噴霧，防止橋梁結(jié)冰影響通行。

這些傳感器每天都會收集大量的數(shù)據(jù)，用于實時監(jiān)控橋梁的狀況，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，橋梁運營方和監(jiān)管方可以更全面地了解橋梁的應(yīng)力分布和其他能夠描述橋梁狀態(tài)的數(shù)據(jù)。這些信息將用于改進(jìn)新橋梁的設(shè)計，以便更好地處理橋梁的受力。

韓國第二珍島大橋

珍島大橋是連接珍島和朝鮮半島西南端的雙斜拉橋，橫跨鳴梁海峽。為了分擔(dān)珍島大橋的交通壓力，第二珍島大橋于2006年建成，它是一座三跨鋼箱梁斜拉橋，主跨344m，側(cè)跨70m。第二珍島大橋也是一座典型的智能大橋，橋體配有113個傳感器節(jié)點，可以測量橋梁上的加速度、溫度、濕度、光線和風(fēng)力等數(shù)據(jù)。

第二珍島大橋布有15個溫度傳感器、15個拉力傳感器、4個雙軸傾角儀、2個拉線位移傳感器、2個激光位移傳感器、24個光纖布拉格光柵傳感器、20個單軸電容式加速度計、2個雙軸力平衡式加速度計和3個三軸地震加速度檢測儀。這些傳感器加起來會收集大量的數(shù)據(jù)，以通過數(shù)據(jù)分析不斷監(jiān)測橋梁以及進(jìn)行科學(xué)研究。

第二珍島大橋上的傳感器監(jiān)控系統(tǒng)絕大多數(shù)都采用無線傳輸技術(shù)，傳感器布置和數(shù)據(jù)收集極為方便，這座大橋也成為大數(shù)據(jù)技術(shù)將橋梁變智能的典型案例。

智能民用基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)點

防洪堤和橋梁只是民生基礎(chǔ)設(shè)施智能化的幾個例子，基本上任何基礎(chǔ)設(shè)施都可以通過傳感器進(jìn)行升級，使其變得更加智能化，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測分析和可視化呈現(xiàn)。民用基礎(chǔ)設(shè)施智能化將帶來5個優(yōu)勢：

1.提高基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測水平

直到現(xiàn)在，世界上大部分基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測還是采用定期檢視人工統(tǒng)計的傳統(tǒng)方法，這種方法不光費時費力，而且頻率低、效率低、缺乏數(shù)據(jù)支持。僅僅美國1個國家就有60多萬座橋，推及到全世界，這將是一項非常艱巨的任務(wù)，而且要耗費難以估量的財力。如果給民生基礎(chǔ)設(shè)施配備傳感器，將其智能化，自動和實時監(jiān)控各種變量，將是一件利在千秋的舉措。

2.預(yù)防性維護(hù)，降低成本

裝有監(jiān)控系統(tǒng)的民生基礎(chǔ)設(shè)施可以在需要維護(hù)之前就進(jìn)行預(yù)警，這將大大延長基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命，同時防止意外情況的發(fā)生，避免嚴(yán)重事故和災(zāi)害的發(fā)生。

3.提高安全性

全天候監(jiān)控的基礎(chǔ)設(shè)施絕對要比每年只巡檢幾次的設(shè)施更安全。此外，由于可以采用預(yù)防性維護(hù)，基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)會保持更好的狀態(tài)。此外，智能化橋梁還能額外地創(chuàng)造安全的駕駛條件，比如新圣安東尼瀑布橋，當(dāng)溫度傳感器檢測到氣溫較低時，可以自動啟動防凍噴霧，從而在惡劣天氣下顯著改善大橋路面通行狀況。

4.降低運營成本

智能化基礎(chǔ)設(shè)施運營起來會更節(jié)省成本，坐在監(jiān)控中心里就能了解基礎(chǔ)設(shè)施的實時狀況，而且不受天氣影響，做到全天候監(jiān)控。通過精心安排和有針對性地進(jìn)行早期維護(hù)，可以比事后維修節(jié)省5倍的成本。

5.提供其他支持

配備高科技傳感器的基礎(chǔ)設(shè)施還可以提供有關(guān)交通狀況、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)或者人口變化的方面的重要信息，這些信息可用于提高政府監(jiān)管水平，并能夠為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)決策提供數(shù)據(jù)支持。

未來的基礎(chǔ)設(shè)施

未來，基礎(chǔ)設(shè)施將能夠通過復(fù)雜的高科技傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控自己的健康狀況，它能夠提供其結(jié)構(gòu)的完整評估，甚至能在必要時自動采取糾正措施。當(dāng)來自傳感器的數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)源(如氣象數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等)相結(jié)合時，可以預(yù)測未來對基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境的影響，同時降低運營成本并顯著提高安全性。

來源：大數(shù)據(jù)周刊