王鵬軍：隔空把脈 問診橋隧

文/本刊記者 陳楠枰

安裝一個無線智能傳感器，續航8年不用更換電池，還能遠程感知和預警黃河或長江上某座橋梁是否發生微小結構變化，預警偏遠山區的某個隧道是否發生沉降。小小傳感器前端可以智能分析篩選信息，后端有基于云端提供智能服務的“大腦”可隨時完成監測數據的分析、驗證，為橋隧基礎設施“隔空把脈”成了北京源清慧虹信息科技有限公司總經理、中國技術市場協會交通運輸委員會委員王鵬軍的“獨門絕技”。

乘著物聯網時代的大潮，“學院派”王鵬軍從清華電子系博士畢業后，沐浴著雙創春風，歷經多年潛心鉆研，憑借一支專業過硬的技術隊伍，以新一代無線智能傳感器及整體解決方案“問診”橋隧等基礎結構物的安全監測，占領住巨大的市場制高點之余，更將研究擴展成為了眾多公共基礎設施的“必需品”。

從橋梁大國到橋梁強國，橋隧安全不容忽視

早在十年前，博士在讀生王鵬軍就已經意識到，彼時的中國雖貴為世界第一橋梁大國，卻絕非橋梁強國。同時，我國步入維修期的在役橋梁日漸增多，根據1985-2015各年《中國交通年鑒》所統計數據分析，超過10萬座橋梁正日漸成為危橋。

王鵬軍告訴記者，“自2007年至2012年間，國內有37座橋梁垮塌，平均每年超過6座‘奪命橋’，導致180多人喪生。橋梁坍塌事故頻發，是安全生產的巨大隱患！”

對于橋梁結構監測物聯網技術而言，有線傳感器工作、狀態切換能耗大，導致系統長期穩定工作難。傳感器定制化設計不足、維護成本高難度大，施工周期也不短。

從監測質量無法長期保證，人工巡檢又實時性差、無法預警，人、物力資源消耗大的年代走來，經歷過布設維護成本高，系統靈活性差，適用范圍有限的有線監測技術時代，王鵬軍的思路日漸清晰，而無線監測技術亦逐漸被他所看好。

2012年，在清華大學電子工程系教授、長江學者楊華中的帶領下，王鵬軍參與了世界上首座基于無線傳感網的橋梁監測系統——無錫蓉湖大橋監測系統的布設工作。風景秀麗的京杭大運河上，不需要任何線纜，通過164個拳頭大小的無線智能低功耗傳感器，蓉湖大橋的關鍵結構部位監測數據被實時傳回到業主單位的電腦，引起了社會極大關注，甚至得到央視的報道。

業主單位的好評極大增強了楊華中團隊的信心，2013年，以清華大學電子系重點技術成果轉化為基礎，北京源清慧虹信息科技有限公司由清華大學無錫應用技術研究院參與注資孵化而成，王鵬軍被任命為源清慧虹總經理。

技術部門幾乎占到了全公司人數的70%。軟件、硬件、結構方案設計團隊共同組成源清慧虹的智慧大軍，其中不乏清華大學及國內知名院校電子、計算機、土木工程領域的專業人士。核心技術團隊在物聯網無線傳感網應用領域從事研發工作超10年，是國內最早從事物聯網技術研究的隊伍，也承擔著國家863等相關重大科研項目的研發任務。

科技成果轉化需要技術創新，需要場景實現，也需要錢，對于技術型公司而言，光技術研發就是一大筆支出。據王鵬軍說，僅技術人員的人力成本每年就可能支出近千萬，征途看似風光無限，個中苦悶，只能自己和團隊少數幾個核心人員悄聲吞下。“暫無產出的那些年里，資金有時候就像一堆紙，燒起來很快，下個月就發不出工資的境地也是經歷過的。”他說。

幸運的是，在與資本方一次次的“拉鋸戰”中，在多次叩門無果的“鎩羽而歸”中，王鵬軍也漸漸摸清了自己的方向：專注服務基礎設施無線傳感網和在線監測數據服務（云服務），快速部署、高效管理、低成本運營，“讓監測變得更簡單。”

此后，源清慧虹先后多次成功中標和完成了多個基于無線傳感網和傳感云服務技術的大型基礎設施監測、檢測項目，王鵬軍將公司所研產品和技術廣泛應用于多行業領域，取得了業界矚目的成績。

繼2013年獲得“源清創投”1000萬元投資后，他又率領公司于2017年拿下了3600萬A輪融資，其中“清控銀杏”領投2400萬元，“源渡創投”投資1200萬元，成為國家財政部“中小企業發展基金”旗下國家級高新技術企業。

潛心科研 砥礪突破，找準痛點錘煉核心技術

在公司創始人楊華中眼中，源清慧虹是從高校的科研成果轉化而來的一家無線智能傳感器公司，該公司手里的技術籌碼是這家公司得以拿下越來越多大型項目的根本原因。

王鵬軍則喜歡將源清慧虹稱為“非典型物聯網公司”，在他看來，這一切都是適用于各種傳感器的技術創新工作。

傳感器、網關和傳感云服務是隱藏在源清慧虹專業解決方案背后的三大“硬技術”，而在所有痛點中，低功耗核心芯片被王鵬軍和技術團隊認定為構建無線傳感器節點的基礎。據王鵬軍解釋，傳感器在一座橋梁或者水壩的建造期往往要安裝在位置比較高的地方，尤其是測量那些鋼筋吊橋的索力傳感器，不可能經常派人爬上去更換電池，若能讓其整體功耗降到最低，甚至一個傳感器使用十年都不用換電池，無疑是解決了大麻煩。

產品組合圖

監測系統可以為各種基礎設施提供在線監測云服務，方便橋隧運營管理人員隨時隨地快速使用數據，這其間，依據結構分析結果設置超過結構承載限值的報警閾值，并根據溯因分析，設置殘差報警，有效防止報警不力或騷擾報警問題。一旦發生預警情況，系統使用多種報警手段直接通知到業主方當事人。

一系列前序項目的研究為王鵬軍團隊最后在無線傳感網核心芯片及傳感網節點低功耗技術的拓展中提供了良好的技術儲備。團隊成員劉勇攀博士發明低功耗非易失處理器的研制成功，又為王鵬軍研發面向橋梁結構健康監測系統，進一步攻克時間同步、傳感器等一系列難題打出了漂亮的頭仗。

“時間同步問題一直是國際既有無線橋梁監測方式的局限，傳感器的壽命也是關乎橋隧監測系統能否長期穩定運行的核心問題。”在王鵬軍的不懈努力下，兩個技術難題的攻破成為源清慧虹的獨家優勢。

“這是一套能夠實現所有傳感器和網關之間自組織的網絡解決方案，超低功耗，適用于時間同步、中等速率的應用場景。另一套方案則基于更新技術的低功耗廣域網，無線通訊距離可高達5到10公里，不需任何網狀組網，信號直接從傳感器到網關，雖通訊速度降低，不再支持時間同步，但可更適用于地域更廣的應用，例如橋梁群、地下管廊、建筑物群，以實現更高的覆蓋率。”王鵬軍解釋道。

如此，一系列國際領先的高精度、低功耗、長壽命無線智能傳感器有力支撐了無線組網到大數據智能分析應用平臺運營與拓展，使公司擁有了從高智能傳感技術到行業大數據的一套完整的閉環技術產品體系。

基于獨創的無線智能傳感器與云平臺集成，大型橋梁、隧道結構監測系統建設對比傳統監測方式，長期、連續監測為用戶保障了足量、準確、充分、可靠的數據采集樣本，無線技術的應用消除了布線帶來的高昂成本，產品的低功耗技術則大大降低了項目維護成本，一次部署可長期使用。

同時，系統擁有極高可靠性，單個測點斷點故障完全不影響系統其他組網測點的正常運行，因具備較高的靈活性，系統還能滿足應用場景對測點數量和位置進行快速調整的需求，并做到自適應監測和檢測對象的動態變化。

傳感云服務則為監測用戶提供了設備狀態監控、任務配置、數據可視化、報表訂閱、推送，狀態預警、分析、自定義開發等功能，為海量數據多角度全方位打造定制化的專業處理工具平臺，簡化業主的運維工作，提升工作效率。

“相對于傳統有線傳感器網絡，基于無線傳感網的橋隧智能監測平臺具有傳感器安裝靈活、網絡動態自組織、網絡通訊功耗低、前端智能算法等明顯優勢。此外，基于統計識別和統計學習等理論的深度學習神經網絡算法，具有高級的數據分析方法、多重預警機制，能夠通過云平臺、PC端、移動端隨時登陸查看，從而有效彌補人工定期巡檢和有線監測系統存在的缺陷與不足。”王鵬軍告訴記者。

大橋傳感器照片

大展拳腳顯身手，賦能產業無線監測轉型

在“清控銀杏”投資經理楊健眼里，未來物聯網時代，包括道路、橋梁在內的所有公共設施大部分都將安裝上這樣的傳感器，僅這個市場等待源清慧虹的就是一個幾十億美元的需求，而這個時代一旦開啟，便再無停下來的理由。

源清慧虹被楊健視為電子傳感領域中目前技術水平最高的公司。“中國現在有很多項目，都是跟著我國的一帶一路出去的。有的是直接交付項目，但有些中方不僅承建，還需要后期維護運營，而在海外的這些項目，專門派人過去成本太高，也不現實，源清慧虹的解決方案是最好的選擇！”楊健認為，有了源清慧虹的無線傳感技術，中方或只需要安排工作人員在國內通過軟件監控橋梁、鐵路等工程的情況，即可實現基礎設施項目的跨國遠程維護運營。

3）細骨料選用河曲縣五花城砂料場，砂粒磨圓度好，顆粒級配為Ⅱ區，細度模數2.6，在2.2～3.0內，表面含水率小于6%，粗細程度為中砂，符合要求。結果見表3。

多年來，這家公司雖看似“名不見經傳”，傳感器產品卻早已極其豐富，覆蓋了索力、振動、傾斜、溫度、濕度、風向風速、裂縫、位移、應變、滲壓力、土壓力等多種測量功能，可應用在監測橋梁、軌道交通、隧道邊坡、水庫大壩、建筑結構、地質災害、崩塌落石等場景中。

在王鵬軍看來，這對于我國477.35萬公里公路、83.22萬座公路橋梁和1.62萬處公路隧道的建設、運維具有重要意義。源清慧虹是高性能、高智能化的傳感器提供商，亦是產生巨大社會效益的物聯網大數據服務平臺，更可看作是著眼于人工智能在物聯網上應用的“智慧物聯網大腦”公司。

經過多年潛心研究，源清慧虹的技術和產品已經可以適用于多種極端環境，高寒如黑龍江佳木斯烏蘇大橋，高鹽霧如泉州灣跨海大橋，高熱環境下的馬爾代夫中馬友誼大橋及高濕環境下的莫桑比克馬普托大橋，所安裝的源清慧虹獨門傳感器，均經受住了極端環境考驗。

2015年起，該公司產品更被連續四年應用于交通運輸部重點纜索體系橋梁檢測，為特大橋梁提供結構監測和特殊病害監測服務。“與以往使用的索力檢測儀器相比，我們的無線傳感器不再需要對索桿逐一進行人工測量，通過簡單、便捷的一次安裝，就可進行持續監測，充分獲取數據樣本。”王鵬軍說。在樣本基礎上，技術人員即可通過傳感云服務在計算機和手機APP客戶端上隨時隨地、遠程查看索力監測數據和分析結果。

世界上首座基于無線傳感網的特大型橋梁監測系統——劉江黃河大橋監測系統建成時，“256個無線傳感器測點，4人4天就布設完畢了，節約一多半時間，就連實施成本都不到市場其他有線技術的1/3，所有節點滿足防水防潮、防雷和防高溫要求，等級高達IP67.”

劉江黃河大橋

為期14天的嘉紹大橋斜拉索風雨振病害監測服務中，源清慧虹的傳感器實現了連續無供電工作15天以上無故障，圓滿完成了所有風雨振發生時刻的100%全捕捉、無遺漏，數據測量準確，“全自動無人值守監測在這次服務中得以實現，嘉紹、北京實現跨地域數據共享同步，良好支持了當期橋梁結構檢測工作，為阻尼器安裝提供了充分依據。”王鵬軍推測，這樣的監測服務或還可推廣于臺風期及其他關鍵期的纜索支承型橋梁安全監測作業。

此外，北京地鐵隧道地基沉降監測作業也采用了源清慧虹的傳感器組網及云服務。連續一周、每日24小時無間歇的自動化在線監測，依托網頁及手機隨時登錄查看監測數據，并提供設備生產-安裝施工-系統運維一站式服務。“問診隧道結構問題的產品也都全部由我們的技術團隊自主研發，以保障完備的售后服務及技術支持。”嚴格遵守施工質量控制標準，確保施工質量的同時，王鵬軍將售后也提前做到了位。