输电塔、铁塔 一体化4G 索力计 免排线谐波链证据算法核心优势？

上海某斜拉索大桥上线4G索力计：拉索索力“在线化、无布线、可运维”

近日，安锐科技自主研发的4G索力监测仪在上海某斜拉索大桥完成轻量化部署并上线应用。该系统基于振动频率法，通过加速度与陀螺多传感器融合采集拉索振动响应，云端智能算法自动识别基频并反演索力，实现零布线、可长期在线的索力监测。依托谐波链证据、置信度分级与温度先验跟踪，系统有效抑制跳频风险，输出可解释结果与运维策略，兼具技术创新性与工程实用性，为斜拉索桥结构健康监测与精细化运维提供可靠支撑。

一、斜拉索索力监测“难在线、难运维、易跳频”

斜拉索桥作为斜拉桥的核心受力构件，运行过程中索力变化直接影响结构受力与安全储备，是桥梁结构健康监测（SHM）的关键指标之一。当前行业内索力监测普遍面临三大工程化瓶颈：

1. 在线监测能力不足：传统监测方式以人工巡检、阶段性抽测为主，存在数据采样密度低、时间断点多、追溯性差等问题，无法捕捉索力动态变化规律，难以满足桥梁全生命周期健康管理的实时性需求；

2. 运维管理效率低下：现有监测设备多依赖有线布线，安装施工和后期运维难度大，且数据处理缺乏标准化流程，异常结果难以溯源，导致运维成本高、现场处置响应滞后；

3. 索力计算精度受限：真实工况下（车辆动荷载、风致振动、温度梯度变化、安装耦合误差等），拉索振动频谱易出现 "基频不显著、二三阶更强、仅高阶突出" 等情况，传统算法缺乏多维度约束机制，易引发基频误判导致索力结果跳变，直接影响监测数据的可信度。

因此，业主与运维单位亟需一套具备：无布线、可长期在线监测、结果可解释、可输出置信度并可形成运维闭环的索力在线监测系统解决方案。

二、4G无线索力计系统架构及特点

针对上述工程痛点，安锐科技（安锐测控）研发了 "端 - 云协同" 的 4G 无线索力自动化监测系统。在上海某斜拉索大桥完成部署。设备安装于拉索下端约10米位置，内置加速度计与陀螺仪（双通道采集），并集成温度采集能力。系统采用“端侧采集—4G上传—云端计算—平台展示”的架构：

1、 振动频率法索力识别：采集拉索振动响应，计算功率谱并识别振动基频，进而反演索力；

2、 多传感器融合：加速度/陀螺双通道数据交叉验证，提高抗干扰能力；

3、 可解释融合算法：以“谐波链证据”为核心，通过峰投票/解释能力评分生成候选基频，并结合HPS（谐波乘积谱）与条件触发倒频谱进行加分校验；

4、 时间与温度先验跟踪：引入相邻周期平滑与温度约束，抑制偶发跳频造成的索力突跳；

5、 运维策略输出：输出置信度分级（高/中/低）与低置信度策略（重测/延长采样/告警），形成“结果—依据—动作”闭环。

三、谱线稳定、谐波链清晰，支撑长期在线与趋势预警

从现场连续多天的数据功率谱演化图与单测量周期短时频谱图可见，加速度与陀螺两路频谱均呈现清晰稳定的多阶谱线结构，谐波链在时间轴上连续存在，说明系统具备良好的信号质量与可重复性基础。

在此基础上，云端融合识别策略能够在“基频信号弱/缺失、只亮高阶、偶发环境干扰”等复杂工况下，依靠谐波链证据与双通道一致性校验，实现更稳健的基频识别，并通过置信度输出与重测策略显著降低索力结果偶发跳变风险，为桥梁运维提供可追溯的索力时程与趋势预警依据。

（一体化4G索力监测仪在斜拉桥现场安装图片）

四、可复制到更多斜拉索桥与在役桥梁的“快速加装型”监测方案

本次上海现场应用再次验证了4G无线索力计在斜拉索桥在役运维场景的可行性与工程价值。该方案具备部署周期短、施工干扰小、云端统一管理与可运维输出等优势，适用于：

· 既有斜拉索桥索力长期在线监测与趋势评估

· 重点受力拉索、关键索段的异常预警与精细化运维闭环管理

· 既有桥梁结构健康监测（SHM）系统的功能补强与技术升级（与平台对接）

下一步，安锐科技将结合不同桥型与不同索型工况进一步优化算法模型与质量标签体系，推动索力监测技术从“设备上线”迈向“平台化、标准化、可规模化复制”的工程应用。