摘    要：近几年来，科学技术的快速发展推动了土木工程结构领域的快速发展，使得土木结构性能监测系统得到了不断地改进与完善。就目前而言，土木工程结构性能监测系统主要由信息处理系统、传感器、人工智能等监测设备和监测技术组成。此外，对于土木工程领域而言，其性能监测与损伤识别技术较为落后，那么相关技术人员要充分发挥先进科学技术的价值优势，对监测系统与探伤识别技术进行研发，这样才能推动土木工程领域的快速发展。本文主要阐述土木工程结构的性能监测系统与损伤识别技术的优势并提出了具体的研究方法，旨在为相关工作人员提供技术指导依据。

关键词：土木工程结构;性能监测系统;损伤识别技术

1  引言

对于土木工程结构性能监测系统而言，其主要是通过信息处理、传感器、人工智能等先进科学技术研发而成的，该性能监测系统能够在土木工程建设过程当中为相关工作人员提供更多的信息数据，为相关人员提供精准的结构损伤部位，给土木工程结构管理和维护工作提供了良好的便利。此外，智能监测技术也被广泛地应用在航空航天等多个领域当中并获得了良好的效果，但其在土木工程领域的发展较晚，相关监测和损伤识别技术还较为落后，这就需要行业领域内的相关技术人员对该性能监测系统和损伤识别技术进行不断的研发，这样才能为土木工程行业的健康发展奠定良好的基础。

2  土木工程结构损伤监测

对于结构损伤识别而言，其主要是对结构关键性能指标进行分析，然后在分析结果的基础上判断该结构是否受到了损害。在土木工程行业领域内，专业人员将土木工程结构中的损伤识别指标主要分为：是否由损伤发生、定位损伤、评价结构损伤大小、估计结构剩余寿命等方面。

2.1  局部监测

对于土木工程结构性能监测系统而言，其最常用也最重要的一种方法是局部监测法。对于局部监测法而言，其主要涉及射线法、目测法，以及声发射法，通过局部监测法能够准确判断出土木工程结构受损伤的位置，对该位置的损坏程度大致进行了解，在此过程中就需要较为精确的监测仪器才能满足实际的使用需求。如果土木工程的结构较为复杂、规模较大，那么需要的监测仪器只有配备更高的精度才能满足实际需求，对结构损伤部位进行准确的测量，从而为相关工作人员开展维修工作提供良好的便利和指导。

2.2  整体监测

在土木工程领域中，性能监测系统常用的方法还有整体监测法。对于该方法而言，其主要是对土木工程损伤前后本身的结构参数变化特征进行监测。在监测过程当中，主要使用到的整体监测方法分为以下几个类型：第一，动力指纹法。对于这种方法而言，其首先要对土木工程开展动力测试，然后在测试中得到工程结构的相关信息，将得到的结果信息与对接动力特性进行对比，利用动力指纹的变化规律就能对工程结构的变化情况进行准确的判断。第二，模型修正法。对于这种方法而言，其主要是在动力试验得到的信息数据基础上，对工程结构条件进行约束与优化，然后将工程结构模型刚度的分布情况进行修正，在获得结构刚度变化规律的基础上，对工程结构的损伤状况进行判断，该方法在处理过程中存在操作簡单、投资金额少等优势。第三，神经网络法。这种方法主要是利用仪器将工程结构的损坏程度利用人脑、自然神经系统运动的方式进行模拟，将系统调整为信息联系模式，由大量系统信息单元对结构损害程度进行判断，最终通过系统输出较为准确的信息数据。

3 土木工程结构损伤识别中存在的问题

近几年来，社会经济的不断进步促进了土木工程行业领域的快速发展，同时也扩大了土木工程建设的规模和数量。随着数量的逐渐增加，人们也越来越关注工程受到的结构损伤问题。就目前而言，虽然在土木工程结构性能监测技术投入了大量的资金，但由于相关监测技术发展较晚、部分技术不成熟、人员专业水平有限以及缺乏先进的参考经验，那么性能监测系统与损伤识别技术的研发还存在一定的不足。

3.1  结构模型存在误差

现阶段，对于结构性能损伤识别技术而言，其在使用过程中需要建立一定的条件基础，主要是利用数学模型将抽象的事物进行代替。由于结构损伤性能监测系统自身存在一定的复杂性，那么在使用过程中会存在较大概率的随机事件，那么相关人员在使用结构性能监测系统之前，要将监测过程中可能产生的随机事件模型在系统中做好预设，这样才能提高监测的精确。然而，即使做好了精准的随机事件模型预设，但在使用过程中也无法完全避免相关的问题，土木工程结构模型的监测就会产生精度误差。随着科技的不断进步，土木工程结构性能监测系统也逐渐向着信息化和现代化的方向进行转型，一定程度上提高了监测的精度，由于土木工程结构模型本身存在一定的误差，那么技术员可以采用结构识别方法来缩减模型误差的范围，这样才能有效识别工程结构损伤的部位。因此，对于结构模型误差而言，其是当前制约土木工程结构损伤识别基础发展的一个重要因素，然而，随着科学技术的不断进步，在水泥基压电传感器实验中已经逐渐研发出了减少结构模型误差的技术方法，逐步完善了土木工程结构模型。主要实验模型如图1所示。

3.2  实测数据的缺失

在损伤识别过程当中，出现的最大问题是测量的数据不够完整，如果假设土木工程结构损伤识别为结构模型，那么模型自身存在相同的实测自由度与自由度，在使用损伤识别技术过程中，其会受到环境因素的限制，那么就会产生数据不完整的现象，尤其是对一些结构较为复杂的土木工程，其影响损伤识别技术发挥作用的因素种类更多，安装的传感器也较为稀疏，那么就提高了监测数据出现不完整的可能性。

3.3  实测数据的存在误差

在采集和处理实测数据过程当中，由于电子信号本身存在一定的随机误差，不同质量的传感器会产生多种系统误差，从而就会产生实测数据不精确的现象。对于识别结构损伤的过程而言，利用模态扩散和模型缩句的方式来提高模拟自由度和实测自由度的吻合性会产生一些数据误差，从而就会掩盖工程结构特性，那么在使用智能监测系统过程中就无法准确识别损伤的部位，进而就会降低监测的精确性。

4  土木工程结构性能监测系统及损伤识别的修正

在土木工程领域发展过程当中，结构损伤识别技术已经成为了行业的发展重点，但由于缺乏先进经验的指导，监测技术发展速度较为缓慢，那么就需要对传统的监测系统和损伤识别技术进行改进，才能满足当前的行业需求。

4.1  强化系统的采集与处理

对于系统数据的采集与处理过程而言，其主要涉及的系统分为软件和硬件两个方面。对于软件系统而言，其主要是利用行业内的特殊方式将土木工程结构数字信号储存在计算机系统当中，然后交由专业的技术人员在计算机系统中将这些数据信息进行整合与优化，从而就能在土木工程结构损伤识别过程当中为相关工作人员提供信息参考依据。对于硬件系统而言，其主要由数模转换卡和传输电缆构成，主要作用是扩大计算机的信息数据储存量以及信息整合优化的效率。

4.2  强化结构损伤识别及模型修正

对于结构损伤识别过程而言，采用模型修正法能够降低数据测量的误差。因此，工作人员在对土木工程进行损伤识别之前，要对损伤识别软件、修正模型软件等进行专业的检查，确保相关软件系统能够正常发挥作用。此外，如果在土木工程结构损伤识别工作中发现工程某些部位受到了损伤，那么就要在此处部位安装一定的预警设备，由预警设备向相关工作人员发出警报。对于损伤识別和模型修正过程而言，要加强相关软件监测工作的力度，这样才能提高损伤识别和模型修正软件系统的运行效率。

5  结束语

综上所述，就目前而言，在土木工程结构领域中应用性能监测系统与损伤识别技术还存在一定的问题，对土木工程结构模型的识别存在一定的误差，数据不够完整也缺乏一定的准确性，那么土木工程行业领域内的技术人员要结合先进的科学技术对性能监测系统与损伤识别技术进行不断的改进与创新，只有创造出符合土木工程领域行业发展的先进系统和识别技术，才能促进行业的健康发展，进而才能创造巨大的价值。

参考文献：

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[2] 杜永峰，祝青鑫，李万润，朱前坤.基于监测数据的隔震结构模态参数异变分析[J].振动.测试与诊断，2018（6）：67～68.

[3] 李春源，姜作杰，官志文.土木工程结构损伤检测技术研究概述[J].呼伦贝尔学院学报，2013（2）：34～35.

作者简介：

陈庆敏（1985—）男，湖北武汉，研究生，工程师，主要从事建筑结构损伤识别与健康监测。