截至2016年年底，我國有30個城市已開通運營城軌交通線路4153公里，規(guī)模居世界第一。此外，長度同樣居世界第一的公路隧道、高鐵隧道、電力隧道也創(chuàng)歷史新高。作為交通和能源命脈，在100年的設(shè)計壽命期內(nèi)，隧道結(jié)構(gòu)的健康服役對于城市正常運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。

城市隧道掘進施工，資料圖

　　由于城市隧道所處的地質(zhì)及周邊環(huán)境敏感，使用條件苛刻，并且結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接處及構(gòu)件自身在施工缺陷、材料劣化等因素長期作用下會出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，一旦結(jié)構(gòu)損壞不易或不可更換，因而對城市隧道結(jié)構(gòu)健康服役提出了極高的要求。

　　目前，部分城市如上海的軌道交通隧道、電力隧道結(jié)構(gòu)健康服役問題已開始顯露。但由于我國城市隧道建設(shè)發(fā)展快且歷史較短，人們對結(jié)構(gòu)健康服役問題的嚴重性重視程度不夠。

城市地下電纜隧道健康監(jiān)測排查，資料圖

　　為使隧道結(jié)構(gòu)健康服役，就需要對隧道進行連續(xù)、長期、實時的監(jiān)控。就像神經(jīng)末梢一樣，需要時刻感知進而掌控隧道結(jié)構(gòu)的整體健康狀態(tài)。

　　過去，人們對結(jié)構(gòu)健康性能的監(jiān)測主要是采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方法以及有線傳感器來實現(xiàn)。人工方法的缺陷在于主要依靠人的經(jīng)驗，而不同的人進行監(jiān)測的差異較大，除漏檢外，還會導(dǎo)致很多不確定性，難以主動、實時、可靠地感知結(jié)構(gòu)性能。

　　即使采用有線監(jiān)測的方式，也存在許多弊端。利用傳統(tǒng)的有線監(jiān)測方式，布設(shè)中需要負擔(dān)昂貴的電纜費用，且在結(jié)構(gòu)上布設(shè)電纜繁瑣困難，安裝維護費用高，甚至在某些情況下無法實現(xiàn)布線，且傳回大量監(jiān)測數(shù)據(jù)也給數(shù)據(jù)處理帶來困難，對其廣泛應(yīng)用造成極大的限制。

在城市電力電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，傳感器、無線通信技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。資料圖

　　因此，需要尋找一種更加智慧且價格低廉的檢測方法。

　　隨著智能傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的出現(xiàn)，使得無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了發(fā)展，能夠克服有線傳感網(wǎng)絡(luò)的布線量大、費用高等不足，在實際應(yīng)用中具有重要的意義。

　　無線傳感網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸能力，節(jié)省了電纜的使用，可大大降低安裝成本，減少安裝工作量，增加布置的靈活性；其智能傳感節(jié)點，基于MEMS技術(shù)，尺寸更小，成本更低，集成的微處理器的計算能力，可實現(xiàn)自診斷、自組織的功能，極大推動結(jié)構(gòu)監(jiān)測的智能化。