恶劣天气与百米级距离下，如何精准监测桥梁毫米级形变？【非接触式健康监测】

1. 基于桥梁结构的基本结构与技术要求

桥梁作为重要的交通基础设施，其结构健康直接关系到公共安全和运营效率。对于桥梁健康监测而言，我们主要关注的是桥梁在各种荷载（如车辆、风、地震）和环境因素（如温度、湿度）作用下的响应，特别是其“形变”行为。

想象一下，一座桥梁就像一个巨大的骨架，由主梁、桥墩、拉索等部件组成。这些部件在长时间使用过程中，会像我们关节一样，随着时间和受力产生细微的变化，比如主梁的挠度（中间向下弯曲的程度）、桥塔的倾斜、拉索的张力变化，甚至是一些部件的细微裂纹。这些形变可能是周期性的（比如日夜温差引起的膨胀收缩），也可能是永久性的（比如材料老化、结构损伤）。

为了确保桥梁的安全，我们需要像给人体做体检一样，定期甚至实时监测这些“形变”数据。具体来说，对桥梁的形变监测有以下几个技术要求：

• 测量精度高：桥梁的微小形变往往是损伤的早期信号，需要达到毫米甚至亚毫米级的测量精度。

• 测量范围广：大型桥梁的监测点可能分布在几十米甚至上百米的跨度上，要求传感器能进行远距离测量。

• 实时性强：形变数据需要实时获取，以便及时发现异常并进行预警，特别是动态荷载下的响应。

• 长期稳定性好：监测系统需要长期部署在户外，经受住风吹日晒雨淋，数据不能漂移或失真。

• 抗干扰能力强：桥梁所在环境复杂，可能受到强光、雨雪、雾霾、风振等多种环境因素的干扰，要求传感器具备强大的环境适应性。

• 非接触测量：为了不影响桥梁结构或交通运行，通常要求采用非接触式的测量方式。

2. 针对桥梁的相关技术标准简介

桥梁健康监测是评估桥梁结构安全性和服役性能的关键环节。在监测过程中，我们通常会关注以下几个核心参数：

• 结构位移（形变）：这是指桥梁结构在荷载作用下或环境变化引起的几何位置变化。例如，主梁的竖向挠度（也就是桥面下沉或抬升的量）、桥塔的水平位移或倾斜、桥面或伸缩缝的相对位移等。评价方法通常是测量特定监测点相对于参考点的距离变化，或通过多点测量构建形变曲线。

• 结构应变：应变反映了桥梁材料内部的变形程度，它与结构受到的应力密切相关。例如，混凝土梁底部的拉应变、钢箱梁翼缘板的压应变等。评价方法通常是通过粘贴应变片直接测量材料局部长度的变化，然后计算出应变值。

• 结构振动特性：包括桥梁的自振频率、振型和阻尼比。这些参数是桥梁整体刚度和损伤敏感度高的指标。当桥梁结构发生损伤或退化时，其振动特性会发生明显改变。评价方法是通过在桥梁上布置加速度传感器，采集桥梁的振动响应数据，然后通过模态分析等方法提取这些特性参数。

• 倾斜角：指桥梁构件相对于水平面或垂直面的倾斜角度变化。例如，桥墩的倾斜、桥塔的扭转等。评价方法通常是安装倾角传感器，直接测量角度变化。

• 温度与湿度：环境温度和湿度对桥梁材料的膨胀收缩、老化速率以及传感器性能都有重要影响，因此需要同步监测。评价方法是安装温度和湿度传感器，记录环境数据。

这些监测参数的定义和评价方法都有相应的行业规范和标准指导，确保监测数据的准确性和可比性。

3. 实时监测/检测技术方法

（1）、市面上各种相关技术方案

在桥梁健康监测，特别是远距离形变监测方面，市面上有多种非接触式技术方案。它们各有特点，像不同专业的医生，针对不同的“病情”有不同的诊断工具。

a. 激光三角测量技术

想象一下，你拿着一个手电筒，斜着照向一堵墙，墙上会出现一个光斑。如果你前后移动手电筒，光斑的位置也会跟着移动。激光三角测量就是利用这个原理。

工作原理和物理基础： 这种技术通过一个发射器向目标表面发射一束激光，激光束在目标表面形成一个光斑。当激光光斑被目标表面散射后，一部分反射光会通过一个接收光学系统（比如透镜）成像到高精度的光敏器件（如CCD或CMOS图像传感器）上。当目标物体与传感器之间的距离发生变化时，由于入射光束与接收光束之间存在一个固定的夹角（这个夹角就是“三角”的来源），光斑在光敏器件上的成像位置也会随之改变。通过精确测量光斑在光敏器件上的位置变化，再结合三角几何关系，就可以计算出目标物体与传感器之间的距离。

其基本几何关系可以简化为：D = L * (sin(θ) - tan(φ) * cos(θ)) / (1 + tan(φ) * sin(θ))其中，D是传感器到目标物体的垂直距离，L是激光发射器和接收器之间的基线距离，θ是激光束的发射角，φ是反射光束在光敏器件上的成像位置对应的角度。实际上，通过光斑在传感器上的位置Y可以计算出φ，然后推算出D。

核心性能参数的典型范围：* 测量距离： 通常在几十毫米到几百毫米，适用于近距离高精度测量。例如，中心测量距离可能在50mm-200mm，测量范围在±5mm到±50mm。* 精度： 在其测量范围内，重复精度可以达到亚微米级（0.02μm – 10μm），绝对精度可达几十微米。* 采样速度： 高速版本可达几十KHz到几百KHz，适合快速动态测量。* 分辨率： 可达0.01%甚至更高。

技术方案的优缺点：* 优点： 精度极高，响应速度快，非接触测量，对目标物体的颜色和表面纹理变化有较好的适应性（通过调整光斑大小和算法）。* 局限性： 测量距离相对较短，不适用于数百米外的远距离监测；受目标物体表面倾斜角度影响较大，如果目标表面过于倾斜，可能导致反射光无法被有效接收；受环境光（如太阳光）干扰较大，通常需要采取遮光措施。* 成本考量： 中等到高端，尤其高精度产品价格不菲。

b. 激光相位测量技术

这种技术就像我们用声波探测距离一样，但它用的是光波。我们发出一个连续的、有规律的“嘀嘀嘀”声音（调制激光），然后接收回来的“嘀嘀嘀”声音。如果接收到的声音比发出的声音“慢了半拍”（相位差），我们就可以根据这个“慢了半拍”的程度来计算距离。

工作原理和物理基础： 激光相位测量法通过发射一束经过强度调制的连续激光，使其在空气中传播并反射回传感器。传感器同时会接收到发射信号和反射信号。由于激光在传播过程中需要时间，反射回来的信号与发射信号相比，其相位会发生滞后。通过精确测量发射信号与反射信号之间的相位差（ΔΦ），结合已知的调制光波长（λ），就可以计算出激光传播的距离。

其核心公式为：L = (N + ΔΦ / 2π) * (λ / 2)其中，L是传感器到目标物体的距离，N是一个整数，表示光波在传播过程中经过了多少个完整波长（这部分通常需要通过其他方式，如粗略的飞行时间测量或多频率调制来确定），ΔΦ是发射光与接收光之间的相位差，λ是调制光的波长。通过这种方法，即使是微小的相位变化也能被高精度地检测出来，从而实现高精度的距离测量。

核心性能参数的典型范围：* 测量距离： 通常在几厘米到几百米之间，适用于中远距离测量。* 精度： 精度较高，优质的激光相位测量系统，其测量精度能达到毫米级甚至亚毫米级。重复精度通常在几毫米。* 采样速度： 相对较快，可以达到几十KHz甚至更高，适合快速动态形变监测。* 分辨率： 很高，通常可达到0.01%甚至更高，能够捕捉微小位移。

技术方案的优缺点：* 优点： 测量精度高，尤其在中近距离表现卓越；非接触测量；对环境光的抗干扰能力强，在户外甚至强太阳光下也能稳定工作；对目标表面颜色变化和湿度（如潮湿路面）有较好的适应性。* 局限性： 测距范围不如纯激光飞行时间法那么远（通常在几百米内）；当目标物体表面粗糙度或反射率极低时，可能影响测量效果；高精度往往伴随着更高的成本。* 成本考量： 中高端，比纯ToF传感器通常更贵。

c. 激光飞行时间（ToF）测量技术

设想你在一个空旷的操场上大喊一声，然后等待回音。回音回来的时间越长，说明你离对面的墙壁越远。激光飞行时间法就是利用激光代替声音，测量激光从发出到反射回来的时间。

工作原理和物理基础： ToF传感器发射一束极短的激光脉冲到目标物体，并精确测量激光从发射出去到被目标物体反射回来并被接收器捕捉到的总时间（飞行时间，t）。由于光速（c）在已知介质（如空气）中是恒定的，通过简单地计算 距离 = (光速 * 飞行时间) / 2 即可得到传感器与目标物体之间的距离。除以2是因为激光走了去和回两次的路程。

其核心公式为：D = (c * t) / 2其中，D是传感器到目标物体的距离，c是光速（约3 x 10^8 米/秒），t是激光脉冲的飞行时间。

核心性能参数的典型范围：* 测量距离： 几十厘米到几百米，配合反射器甚至可达上千米，适用于长距离测量。* 精度： 通常在毫米到厘米级别（例如，±5毫米在10米范围内）。重复精度在几毫米。* 测量频率： 从几十赫兹到几百赫兹，可进行中等速度的动态测量。

技术方案的优缺点：* 优点： 测量距离远，是长距离监测的理想选择；对目标物体表面特性（颜色、粗糙度）要求相对较低；环境适应性强，在户外环境下也能较好工作。* 局限性： 相对于激光三角测量和相位测量，在短距离内的精度通常较低；测量速度受到飞行时间测量精度的限制。* 成本考量： 中等，比高精度的相位法或三角法传感器更具成本效益。

d. 视觉测量技术

这就像我们用相机拍一张照片，然后放大照片，通过照片里物体的像素点来判断它们的大小、位置和移动。

工作原理和物理基础： 视觉测量系统利用高分辨率工业相机捕获目标物体的图像。然后，通过复杂的图像处理软件对这些图像进行分析。这包括一系列算法，比如模式识别（找到预设的参考点或特征）、边缘检测（识别物体的轮廓）、特征提取（如角点、纹理）和几何匹配（比较当前图像与参考图像的特征）。通过将图像坐标（像素位置）校准转换为实际的物理坐标，就可以计算出目标物体的位置、方向和尺寸变化。对于远距离形变监测，通常会配合长焦镜头和专门的照明系统，以提高在远处的图像清晰度和特征识别能力。

其核心是建立像素坐标与物理世界坐标的映射关系，这通常通过相机标定实现。一个简化的关系可以看作：物理距离 = 像素距离 * 标定系数标定系数取决于相机的焦距、像素尺寸、目标距离等。

核心性能参数的典型范围：* 测量距离： 从几厘米到几十米甚至更远，取决于镜头焦距和分辨率。* 精度： 取决于相机分辨率、视野大小和标定质量，通常可达到像素级的亚毫米甚至微米级精度。在远距离监测时，精度会随距离的增加而降低。* 处理速度： 极快，适用于高速生产线上的在线检测，具体帧率和处理时间取决于图像内容和算法复杂度。* 图像分辨率： 可达几百万像素，提供丰富的细节信息。

技术方案的优缺点：* 优点： 非接触、可同时监测多个点的形变；能提供丰富的三维视觉信息；柔性高，软件算法可定制性强，能识别复杂形状和多种形变模式；可以与图像记录相结合，为问题分析提供直观证据。* 局限性： 对环境光照条件要求较高，强光、阴影、雨雪、雾霾等都可能严重影响图像质量和测量精度；需要清晰的视场，容易受遮挡影响；初期部署需要复杂的系统标定；算法复杂度高，对计算资源要求较高。* 成本考量： 中高端，系统集成和软件开发成本较高。

e. 3D激光扫描技术（LiDAR）

可以把它想象成一个拿着激光测距仪（ToF或相位法）并且能360度快速旋转的机器人，它可以在短时间内把整个场景的每个点都“量”一遍，生成一个立体的“数字模型”。

工作原理和物理基础： 3D激光扫描仪结合了激光测距原理（通常是激光飞行时间法或相位法）和高速扫描机构（如旋转镜面）。传感器发射激光脉冲并测量其返回时间或相位差以确定单个点的距离，同时通过精密控制的扫描镜使激光束在目标区域内进行快速扫描。这样，在短时间内可以采集到目标区域内大量的离散点数据，这些点数据被称为“点云”。每个点云数据都包含了目标区域内每个点的三维坐标信息（X, Y, Z）。通过后处理软件，可以利用这些点云数据构建出高精度的三维模型，并进行结构形变、沉降、裂缝等分析。

其核心在于结合测距公式（如ToF的 D = (c * t) / 2）和扫描角度（θ, φ）来计算每个点的三维坐标：X = D * sin(φ) * cos(θ)Y = D * sin(φ) * sin(θ)Z = D * cos(φ)其中，D是测得的距离，θ和φ是扫描机构提供的水平和垂直角度。

核心性能参数的典型范围：* 测距范围： 几米到几百米，适用于大范围场景建模。* 精度： 通常在毫米到厘米级别（例如，10毫米）。重复精度在几毫米。* 扫描速率： 极高，可达几十万甚至数百万点/秒，实现快速数据采集。* 视场角 (FoV)： 可达360°，实现全方位扫描。

技术方案的优缺点：* 优点： 能够快速获取大范围、高密度的三维点云数据，提供全面的三维信息；对目标物体表面细节的捕捉能力强；非接触测量。* 局限性： 数据量庞大，需要强大的计算能力进行处理和分析；在雨雪、大雾等恶劣天气下，激光信号衰减严重，测量效果会大打折扣；设备通常比较笨重和昂贵。* 成本考量： 高端，设备和软件成本都非常高。

（2）、市场主流品牌/产品对比

这里我们对比几款主流的远距离快速位置测量产品，了解它们各自的特点和优势。

• 日本基恩士

  • 技术原理： 主要采用激光三角测量原理。

  • 核心参数： 测量中心距离通常在几十毫米到一百多毫米（例如，70mm），测量范围在±5mm左右，重复精度可达 0.02μm，采样速度高达 392 kHz。

  • 应用特点： 精度极高，响应速度快，非常适合制造业中微小位移、尺寸、形状的在线检测和质量控制。但在桥梁远距离形变监测方面，其短测量范围是主要局限。

  • 独特优势： 在高精度、高速非接触测量领域处于领先地位，产品集成度高，易于使用。

• 英国真尚有

  • 技术原理： 根据其高精度（0.01%分辨率、0.03%线性度）、中长量程（高达1000mm）以及对恶劣环境的适应性描述（抗太阳强光、潮湿路面无干扰），推测其ZLDS100RD系列激光位移传感器主要采用激光相位测量技术。

  • 核心参数： 该系列传感器量程高达1000mm，分辨率0.01%，线性度0.03%，部分型号采样速度高达70KHz。提供多种光斑大小（从小于0.06mm到大于1mm）和输出功率选项（小于1mW、小于20mW和小于80mW），数字输出接口支持RS422或RS485。

  • 应用特点： 具备在中等距离（如1米）内进行高精度、高频率测量能力，同时在户外恶劣天气下表现出良好的稳定性和抗干扰能力，特别适合对动态变化、颜色不均一的目标进行高精度监测，如路面检测、桥梁近距离形变监测，尤其是在高速行驶状态和山区公路路面等复杂环境下。

  • 独特优势： 兼顾了高精度和较远距离的测量能力，且对环境适应性强，能够应对复杂多变的应用场景。

• 德国西克

  • 技术原理： 主要采用激光飞行时间法（ToF）。

  • 核心参数： 测量范围宽泛，从0.2米至300米，对反射器可达1000米。精度±5毫米（在10米范围内），重复精度3毫米，测量频率高达250赫兹。

  • 应用特点： 专注于长距离测距，鲁棒性好，广泛应用于工业自动化、物料搬运、起重机定位等需要远距离和较好精度的场合。

  • 独特优势： 在长距离、恶劣环境下的可靠性和鲁棒性表现突出，是理想的非接触式在线测量解决方案。

• 美国康耐视

  • 技术原理： 采用视觉测量技术，通过高分辨率工业相机和图像处理软件进行分析。

  • 核心参数： 图像分辨率最高可达500万像素，处理速度极快，测量精度取决于分辨率、视野和校准，可达像素级的亚毫米甚至微米级。

  • 应用特点： 能够识别复杂的形状、进行缺陷检测和高精度定位，特别适合于需要对多个特征或复杂物体进行快速位置确认的场景。在桥梁监测中，可用于特定点的形变追踪、裂缝检测等。

  • 独特优势： 作为机器视觉领域的领导者，提供强大的视觉算法和易于集成的硬件平台。

• 瑞士徕卡测量系统

  • 技术原理： 主要采用激光相位测量法。

  • 核心参数： 测量范围0.05米至300米，精度±1.0毫米（在距离较近时），倾角测量精度±0.2°，测量速度小于0.5秒。

  • 应用特点： 在全球测量和地理空间领域享有盛誉，其工业测距仪以极高的可靠性、稳定性和精度而闻名，适用于建筑、工程、工业安装等领域的快速、精确的非接触式单点或多点位置测量。

  • 独特优势： 结合了高精度测量、多种测量功能和坚固耐用的设计，是专业工程测量领域的首选。

（3）选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

选择桥梁健康监测设备时，我们需要关注以下几个核心指标，就像挑选工具要看它的“力气”、“准头”和“耐用度”一样：

• 测量距离（量程）：

  • 实际意义： 指传感器能够有效测量的最大和最小距离。对于桥梁监测，特别是远距离形变，这个指标至关重要。如果传感器量程不够，就无法覆盖所需的监测范围。

  • 影响： 量程决定了传感器可以安装的位置以及能够监测到的桥梁部位。过短的量程无法实现远距离监测，过长的量程可能导致精度下降或成本增加。

  • 选型建议： 对于跨度较大的桥梁，如果监测点在几十米甚至数百米开外，需要选择激光飞行时间法或激光相位测量法的传感器，它们的量程通常能达到数百米。如果监测点在几米到几十米范围内，激光相位测量法能提供更好的精度。视觉测量则取决于镜头焦距和像素密度。

• 测量精度和重复精度：

  • 实际意义： 测量精度反映了测量结果与真实值之间的接近程度，是评估传感器性能的核心指标。重复精度则表示多次测量同一静止目标时结果的一致性。

  • 影响： 桥梁的形变往往是微米到毫米级别的，如果精度不够，就无法检测到这些细微的变化，可能错过早期损伤预警。

  • 选型建议： 桥梁形变监测通常要求毫米级甚至亚毫米级的精度。激光三角测量法和激光相位测量法通常能提供高精度，激光飞行时间法在远距离时精度稍低但仍可接受。视觉测量精度取决于系统标定和环境。在选择时，应根据桥梁重要性、监测目的和预期的形变幅度来确定所需的精度等级。

• 采样速度（测量频率）：

  • 实际意义： 指传感器每秒能够完成的测量次数。

  • 影响： 桥梁在车辆通行、风力作用下会产生动态响应，例如振动。如果采样速度太低，就无法捕捉到这些快速变化的形变数据，就像慢动作相机无法拍清快速移动的物体一样。

  • 选型建议： 对于动态响应监测，如桥梁振动，需要选择采样速度高的传感器，如激光三角测量法或激光相位测量法（优质的系统采样速度可达几十KHz）。对于慢速形变（如温度引起的膨胀收缩），几赫兹到几十赫兹的采样速度即可满足要求。

• 环境适应性：

  • 实际意义： 传感器在各种恶劣环境条件下（如强光、雨雪、雾霾、温度变化、风振等）保持稳定工作的能力。

  • 影响： 桥梁长期暴露在户外，恶劣天气是常态。如果传感器不具备良好的环境适应性，数据可能出现大量误差、缺失，甚至损坏设备，导致监测系统失效。

  • 选型建议： 这是恶劣天气下远距离桥梁形变监测的关键考量。激光飞行时间法和激光相位测量法通常具有较强的抗环境光干扰能力，对雨雪雾的穿透力相对视觉测量更强。视觉测量在雨雪雾中性能显著下降，需要额外考虑照明和图像增强技术。应选择防护等级高（如IP67/IP68）、工作温度范围宽、具备抗震设计的传感器。

• 抗表面特性干扰能力：

  • 实际意义： 传感器对目标表面颜色、粗糙度、反射率变化以及潮湿程度的容忍度。

  • 影响： 桥梁表面可能因为涂装、灰尘、潮湿等因素导致反射特性不均一。如果传感器敏感，则可能导致测量不稳定或误差。

  • 选型建议： 激光飞行时间法和相位测量法通常对表面特性不敏感，英国真尚有ZLDS100RD系列就强调了其产品“无惧动态变化的路面颜色、潮湿路面无干扰”的特点。激光三角测量则可能需要调整光斑大小或增益。

（4）实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

在实际的桥梁健康监测应用中，尤其是在恶劣天气和远距离条件下，我们经常会遇到一些挑战：

a. 恶劣天气下的测量精度和稳定性下降

• 原因及影响：

  • 雨雪雾： 激光束和视觉光线在雨雪雾中会发生散射和衰减，导致信号强度降低，甚至无法到达目标或反射回来，从而使激光传感器无法测距，或视觉系统图像模糊、特征难以识别，精度急剧下降。

  • 强风： 强风不仅会引起桥梁自身的形变，也可能导致传感器安装支架的微小振动，引入测量误差。

  • 温度变化： 大范围的温度变化可能影响传感器内部电子元件的性能，也可能导致安装支架的热胀冷缩，进一步影响测量的基准。

• 解决建议：

  • 选择抗干扰强的传感器： 优先选用对环境光、雨雪雾穿透能力更强的激光相位测量或激光飞行时间传感器。例如，英国真尚有ZLDS100RD系列就强调了其产品“抗太阳强光辐射能力强、潮湿路面无干扰”的特点。

  • 加装防护罩： 为传感器安装专业的防雨、防雪、防雾罩，带有加热除雾功能更佳，减少环境对光学窗口的影响。

  • 冗余布设或多传感器融合： 在关键位置部署多个传感器，或采用不同原理的传感器进行互补验证。例如，当激光受阻时，可以结合其他传感器（如倾角传感器）数据进行辅助判断。

  • 基准点稳定性： 确保传感器的安装基准点稳固且不受桥梁自身或环境的形变影响。对于远距离监测，可考虑将基准点设置在稳定的岸坡或独立的支架上。

  • 数据后处理： 利用高级滤波算法（如卡尔曼滤波）对原始数据进行去噪处理，补偿环境影响。

b. 远距离测量信号衰减和目标识别困难

• 原因及影响：

  • 激光信号衰减： 激光在空气中传播时会因吸收、散射而衰减，距离越远衰减越严重，导致接收信号弱，影响测距精度和可靠性。

  • 视觉目标小： 远距离下，桥梁上的监测目标在图像中占据的像素极少，特征不明显，导致视觉算法难以准确识别和追踪，精度下降。

• 解决建议：

  • 增强型传感器： 选择输出功率更高（在符合安全标准前提下）、灵敏度更高的激光传感器，或配备大口径接收光学系统的传感器。

  • 设置反射目标： 对于激光传感器，在桥梁监测点设置专业的激光反射器（棱镜或反光膜），可以大幅提高反射信号强度，有效延长测量距离和提高精度。

  • 优化视觉目标： 为视觉测量系统在桥梁上粘贴高对比度、特定图案的标识物（如二维码或圆形靶标），并确保其尺寸足够大，以便在远距离下也能清晰识别。

  • 长焦镜头与高分辨率相机： 视觉测量系统应选用高分辨率相机配合高品质长焦镜头，以获得更清晰的远距离图像细节。

c. 长期运行的电源和数据传输问题

• 原因及影响：

  • 供电： 桥梁户外监测点通常远离电源，供电成为难题。

  • 数据传输： 远距离有线传输成本高、易受损，无线传输可能面临信号干扰、带宽限制等问题。

• 解决建议：

  • 太阳能供电： 结合太阳能电池板和储能电池，为偏远监测点提供独立的绿色能源。

  • 低功耗设备： 选用低功耗传感器和数据采集单元，延长电池续航时间。

  • 多种通信方式： 结合4G/5G、LoRa、NB-IoT等无线通信技术，根据带宽和距离要求选择合适的传输方案。对于需要高速率传输的视觉数据，可考虑边缘计算后再传输精简数据或局部图像。

  • 定期维护： 定期检查电源系统、数据线缆和无线天线，确保其正常工作。

4. 应用案例分享

• 大型悬索桥主缆变形监测： 在大型悬索桥的主缆上安装激光相位测量传感器，实时监测主缆因温度变化和荷载引起的微小伸缩，确保结构安全。

• 桥面挠度与振动监测： 在桥梁跨中底部安装激光飞行时间传感器，对准下方稳定基准点，持续监测桥面在车辆荷载下的竖向位移和振动幅值，评估桥梁的承载性能和舒适度。

• 桥塔倾斜与位移监测： 在桥塔侧面部署多套激光测距传感器，或配合视觉测量系统，对桥塔进行高精度三维定位和倾斜监测，预防潜在的结构失稳。

• 伸缩缝开合度监测： 在桥梁伸缩缝两侧安装激光位移传感器，测量其随温度和荷载变化的开合量，评估伸缩缝工作状态及桥梁整体热胀冷缩情况。

• 桥梁裂缝追踪与扩展监测： 利用高分辨率视觉测量系统，对桥梁关键部位的裂缝进行图像捕捉和处理，自动识别裂缝的宽度、长度变化，实现裂缝的动态追踪和扩展监测。