1 智能传感技术在港口与港道工程结构健康检测中的价值

1.1 实现实时动态监测

智能传感技术可以达成港口与港道工程结构的及时动态监测。在某个大型港口的码头结构健康检测环节，把智能传感器安装在码头桩基、梁体等关键地方，如应变传感器、位移传感器等。这些传感器可持续收集结构的应变、位移等数据，并马上把数据传送到监测中心。管理人员可随时依靠监测系统观察码头结构的及时状态，一旦结构产生异常变形或者受力突然改变，系统会马上报警。这种及时动态监测冲破了传统检测方式的时空局限，让管理人员及时把握工程结构的运行情况，给及时采取守护措施供应强有力的支撑。

1.2 精准评估结构状况

智能传感技术可以精确考量港口和港道工程结构状况。各类智能传感器可以得到结构大量方面的信息，经过对这些信息的综合分析，可以确切判定结构是否健康。在某个港道防波堤的检查中，用到了压力传感器、振动传感器等多种传感器组合。压力传感器负责监测防波堤承受的波浪压力，振动传感器负责监测结构的震动情形。经由对这些传感器数据的融合分析，可以精确考量防波堤在不同工况下的受力状况、结构完好性和可能存在损伤的地方。相比于传统的人工检测和基础仪器检测，智能传感技术可以给予更为全面、精确的结构状况考量，从而为制定出科学合理的守护计划形成根基。

1.3 有效预防安全事故

智能传感技术被用在港口与港道工程之中，有益于防止安全事故发生。依靠及时监测和准确评定，先一步察觉结构的潜藏危险，恰当着手矫正和加固，阻止事故产生。在某个老港口的栈桥结构检查过程中，智能传感器察觉到栈桥一些钢梁的应变已超正常范畴，而且位移渐渐变大。经过深入剖析，判断是钢梁局部生锈造成承载能力下滑。管理部门按照监测情况，马上替换生锈钢梁并做防腐处理，排除掉潜在隐患，免除栈桥垮塌事件发生，保护港口工作人员性命安全，保证港口日常运作。

2 智能传感技术在港口与港道工程结构健康检测应用中存在的问题

2.1 传感器稳定性欠佳

当下针对港口与港道工程结构健康监测的智能传感器稳定性不好。港口环境很复杂，传感器长时间处在潮湿、高盐分、大风等很差的状况下，非常容易出故障。在某个港口码头，装在桩基上的部分应变传感器，被海水侵蚀以后，里面的电路就短路，造成资料传送断了或者数据不正常。有些传感器在温度变动比较大的时候，测量的准确度就会受影响，不能正确显示结构的实际情况。传感器稳定性的问题给智能传感技术在港口与港道工程结构健康监测方面的可信度造成很大影响，加大了检测结果的不确定因素。

2.2 数据传输与处理困难

智能传感技术在港口与航道工程里碰到数据传送和处理难题。港口与航道工程分布区域大，传感器数目不少，所产生的数据量很大。在某个大型综合港口，为全方位检测港口设备，安置了数千个智能传感器，这些传感器会马上生成许多数据。不过，港口环境中有电磁干扰，影响到数据的无线传送稳定性，时常发生数据丢包、传送迟滞等情况。现在的数据处理系统很难快速处理这么多的数据，无法即时从海量数据里得到有用的信息，造成监测结果反馈不及时，不符合实际工程对快速决策的要求。

2.3 专业人才匮乏

智能传感技术被用在港口与港道工程结构健康监测时碰到专业人才缺失的情况。这项技术牵扯到传感器技术、信息技术、工程结构知识等诸多方面的知识，得要那些既明白工程结构又知晓智能传感技术的综合型人才。在某个港口利用智能传感技术做结构健康检测之后，察觉原来的工程技术人员在传感器安装、调试和数据解读方面水平欠佳，不能很好地把智能传感技术的长处表现出来。可是市场上这样的综合型专业人才很少，招聘起来很麻烦，企业自己的培训系统也不完备，于是专业人才缺乏就成了限制智能传感技术在港口与港道工程中普遍使用的关键因素^[1]。

3 智能传感技术在港口与港道工程结构健康检测中的应用策略

3.1 传感器性能与稳定性提升研究

传感器的稳定性不好，要尽快增强传感器的性能和稳定性。首先要加强传感器研发投资，开发适合港口恶劣环境的高性能传感器。选择合适的材料，仔细研究各种耐腐蚀材料的特点，挑选像钛合金、独特的高分子复合材料这样的材料来制作传感器的外壳，增强传感器抵抗海水侵蚀的能力。某个科研小组做了很多种材料在模拟海水环境下长时间的腐蚀试验，找到了一种新的含氟高分子复合材料，这种材料泡在盐分很高的海水里好几年，腐蚀速度很慢。用它来做传感器的外壳，可以显著增强传感器在港口环境中的寿命。在内部电路设计上，采取先进的电磁屏蔽技术，并设计温度补偿电路。用多层屏蔽材料把电路裹起来，很好地防范港口环境里强大的电磁干扰。设计出精度很高的温度补偿电路，按照环境温度改变情况，自动调节传感器的测量参数，即便温度发生很大变动的时候，传感器依旧可以精准测量结构应变、位移这些参数。

同时，一方面，构建起完备而严谨的传感器日常保养和校准制度非常关键。港口管理部门应该组织专门的传感器维护队伍，队员涵盖电子工程师、材料方面的专家等专业技术人才，制定详尽的维护方案，清晰界定维护时段。举例来说，针对那些设置在恶劣环境地段的传感器，每个月要做一回外观查阅和初步性能测定，每个季度则要实施一次全方位的拆卸检测、清理和校正。在清理环节，采用专用的清洁剂和设备，清除掉传感器表层的脏东西、盐份等杂物，以免它们给传感器的性能带来干扰。 在校准阶段，凭借高精度的标准设备，针对传感器的测量精准度、灵敏度等核心指标开展校准，从而保证它所测数据的精确性。如果识别传感器发生故障，就尽快展开修理或者替换。经由这样的办法，某个港口采用新型耐蚀应变传感器，并严谨落实维护方案之后，传感器产生故障的频率由过去的每年百分之二十明显下降到百分之五以内，数据的准确性与稳定性得到很大增强，有效地保证了智能传感技术在港口结构健康监测方面的稳定运用^[2]。

3.2 数据传输与处理系统的优化

要解决数据传送与处理难题，就要全方位改良数据传送与处理系统。就数据传送而言，综合考虑港口各个区域的环境特性，采取多种输送形式结合的计划。在电磁干扰比较小的港口陆地区域，如办公场所、仓库等地，充分发挥无线输送的便利性，运用前沿的 5G 通讯技术或者 Wi-Fi6 技术，提升数据传送速度与稳定性。在电磁干扰较为严重的港口作业地带，如大型起重机操作区域、高频通讯设备周边等地方，应用光纤等有线输送途径，保证数据传送避开干扰。为了进一步增长信号覆盖面积，在港口重要地点安装信号加强装置，比如大功率无线信号放大器、光纤信号中继器等，借助合理安排这些设备，缩减数据丢失和输送迟滞^[3]。

在数据处理环节，积极启用大数据处理技术和人工智能算法。搭建起大数据存储平台，采取分布式存储架构，把海量传感器数据分散存放在许多存储节点上，改进数据存储的安全性和扩展性。利用大数据管理系统，有效地组织和管理数据，便于日后查询和分析。运用人工智能算法，诸如深度学习中的卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN），极速分析传感器数据。CNN 可以很好地识别图像数据中的异常特征，RNN 精通处理时间序列数据，能够预测结构状态的变化模式。经由这些算法，自动找出结构异常状态，获得出关键信息^[4]。

3.3 强化专业人才的培养与引进

要解决专业人才缺乏的难题，就要采取多种措施来巩固人才培育和采用。在人才培育这一方面，高等学府和职业院校应当成为教育的核心力量。高等学府在诸如港口航道与海岸工程、智能感知工程这些专业的课程框架里，提升有关智能传感技术的课程占比，其中涉及传感器原理及应用、智能传感系统规划、港口工程结构检测数据剖析等。邀请业内行家加入到课程规划和授课环节中来，促使课程内容贴合实际工程需求。配置高端的实验器材，塑造智能传感技术实验室，使学生在应用过程中学会传感器的装配、校准和数据收集分析能力。职业院校面向港口一线技术工人，设立短期的智能传感技术培训项目，开展模块化教学，诸如传感器基本常识板块、港口环境下传感器应用板块等，由此学员快速掌握实用技巧。

企业要加大内部培训力度，规划长远的员工培训方案，定时安排员工参与智能传感技术培训课。课程内容包含基础理论到实际操作，邀请高校教授、业内资深专家来讲课，阐述最新技术成果和操作体会。举办内部技能比赛，推动员工积极投入，给表现优异的员工嘉奖，引发员工的学习兴趣，增强员工的技术水准。在人才引进上，出台吸引人的优惠措施，赋予有竞争力的薪资报酬、优良的职业晋升空间和惬意的工作氛围。和高校构建人才协作体系，提早指定良好毕业生，给在校学生赋予实习岗位，毕业之后优先录取。从航空航天、智能交通等其它行业采用有着丰富智能传感技术经验的专业人士来扩充技术团队。某个港口同本地高校协作创建起人员培训基地，每年给几十名在校学生给予实习机会，毕业之后胜过一半的学生留在港口上班，还从智能交通行业请来了五位高级工程师。经由前面举措，这个港口的专业人才队伍持续发展壮大，为智能传感技术在港口工程结构健康监测中的应用给予了稳固的人才支持^[5]。

3.4 建立健全监测管理体系

创建全方位的监测管理体系，是保证智能传感技术得到有效利用的重要措施。第一步要拟定详尽的监测规划，召集港口工程方面的专家、结构工程师、监测技术专员等一起加入进来。按照港口和港道工程的结构特性、使用时间长短、管理情况等要素，找到传感器最适合的安装地点。针对码头桩基部分，把应变传感器和腐蚀监测传感器装到主要受力点和容易被腐蚀的地方；至于港道防波堤，则将压力传感器和位移传感器安放在迎浪一侧和堤顶之类的地方。先把监测参数弄清楚，如应力、应变、位移、振动、波浪压力之类的，再把数据采集频率定好。那些关键的结构部分或者容易出毛病的地方，就把数据采集频率提升些，比如每10分钟采一回数据；要是结构部分比较稳定，就把采集频率降下来点。最后把监测时段定好，按照工程的实际状况，安排日常监测、定期监测、特别情况下的应急监测时段。

创建严谨的数据质量管理体系，设置专门的数据质量审查职位，由专业人士对传感器采集到的数据展开即时的质量审查。运用数据清理手段，清除数据中的噪音、异常数值以及重复部分。营造数据校对机制，采取多种途径对数据开展交叉核实，把不同种类传感器采集的关联数据加以比对剖析，保障数据的精确性和可信度。改进检测警报体制，邀请专家队伍根据工程构造的设计规格和实际运作状况，采纳理论分析、数值模拟和实际检测数据关联的方式，预先设定适当的警报界限。一旦检测数据超出界限，系统马上凭借短信、邮件、声光警示等多种渠道快速发送警报消息。

结束语

智能传感技术在港口与港道工程结构健康检测中有重要意义，可以做到随时动态监测、准确衡量结构情况、有效防止安全事故发生。不过，现在存在传感器稳定性不好、资料传送和处理有困难、专业人力缺乏等问题。经由改善传感器性能和稳定性、改良资料传送和处理系统、加大专业人员发展和引进力度、创建完善的监测管理体系等措施的开展，也许可以解决这些问题，推动智能传感技术在港口与港道工程结构健康检测中的全面应用，提升港口基础设施的安全性和运作效率，加强港口行业的可持续发展能力。在未来的发展过程中，要一直关注智能传感技术的发展趋势，不断思考它在港口与港道工程中的新应用。

参考文献

[1]刘宇飞,邹庆.智能传感器网络在大型桥梁健康监测中的应用研究[J].电子测量技术,2022,45(2):1-8.

[2]盛赛金,姚亚明.基于智能传感器网络的建筑结构健康监测系统设计与实现[J].建筑科学,2021,37(6):1-10.

[3]陈思敏,赵宇,黄河.智能传感器网络在高速公路桥梁健康监测中的应用研究[J].公路交通科技,2023,40(1):1-10.

[4]王海燕,李敏,马超.基于人工智能技术的桥梁检测与健康监测系统研究[J].工程质量,2020,38(2),45-50.

[5]刘洋,孙立伟,王晓东.基于人工智能的地下管线检测技术研究与应用[J].市政技术,2021,39(7),12-18.