伶仃洋碧波之上,港珠澳大桥如巨龙卧波。这座全长29.6公里、集桥岛隧于一体的世界最长跨海大桥,自通车以来便包含着粤港澳三地的人流物流。然而,大桥所处的恶劣海洋环境和复杂工程结构,对其运维管理提出了前所未有的挑战。 传统运维模式的局限性日益凸显。人工巡检不仅效率低下,还面临高空作业、水下探测等多重安全风险,难以满足大桥全生命周期的运维需求。大桥管理部门需要实时掌握结构状态、预判潜风险、及时制定维护策略,这对运维管理的科学性和精准性提出了更高要求。如何将这座超级工程的运维管理从经验驱动转向数据驱动,成为摆在运营者面前的重要课题。 为破解该难题,港珠澳大桥管理部门与科研团队联合攻关,创新性地将数字孪生技术应用于大桥运维管理。这套被称为"数字港珠澳大桥"的智联平台,通过建立与实体大桥一比一对应的数字孪生体,实现了从静态复刻到动态孪生的全面突破。 平台的运作逻辑分为两个阶段。首先是静态孪生阶段,项目团队将大桥的尺寸、结构、螺栓、焊缝等细节全方位复刻至数字空间,如同打造一个精准的虚拟模型。其次是动态孪生阶段,通过部署一千多个传感器进行实时数据采集,让"数字大桥"能够精准反馈实体大桥的每一个变化。 在此基础上,项目团队构建了覆盖"海陆空"的智能巡检体系。水下上,智能化检测船集成扫测声呐、水下机器人等设备,能高速紊流中稳定作业,精准捕捉海床冲刷、隧道回淤等服役状态;陆地上,爬壁机器人如同"蜘蛛侠"般吸附桥塔和钢箱梁表面,通过高清摄像头和传感器识别涂层劣化、裂缝等病害;空中上,无人机与箱梁内外巡检机器人、隧道巡检机器人、铺面自动巡检车等装备协同作业。这些巡检装备获取的数据与全域结构健康监测系统相结合,构建起一体化的检测网络。 数字化监测-评估-决策系统则充当了大桥的"智慧大脑"。该系统融合了巡检装备体系获得的检测数据,能精准模拟大桥在正常运行及台风、暴雨等极端状态下的承载能力和抗灾害性能。运维人员依托该系统的评估功能,可实现全桥资产精细化管理,做到"该修才修、精准施策",既降低了运维成本,又延长了设施使用寿命。 港珠澳大桥智联平台的创新意义不仅在于技术应用,更在于其系统性和集成性。这是国内首次将数字孪生技术系统应用于超大型跨海集群基础设施的运维管理,其系统性、完整性在全球范围内均处于领先水平。涉及的成果已被纳入交通强国建设试点任务、交通运输领域新型基础设施建设工程以及《广东省数字交通"十四五"发展规划》。 港珠澳大桥的"智慧进化"也是粤港澳科创深度融合的生动缩影。由于大桥联通三地,数据互通、标准统一成为智能运维的关键前提。项目团队首次构建了涵盖交通基础设施结构、维养业务、运营管理等六大类的"桥岛隧智能运维数据标准体系"。其中27项标准已纳入粤港澳大湾区共通执行标准,成为三地共建共用的"通用语言",填补了行业空白。这些标准的制定和推行,不仅为港珠澳大桥的智能运维奠定了基础,也为大湾区其他基础设施的数字化升级提供了可借鉴的经验和标准框架。
港珠澳大桥的数字孪生实践,是基础设施管理模式的重大创新。它不仅提升了我国桥梁全产业链能力,更展现了大湾区制度创新上的活力。这座被赋予数字灵魂的超级工程,正在重新定义世界交通建设的未来。