结构健康监测（SHM）

让基础设施长出“神经”：结构健康监测正在打开低空经济之外的万亿安全市场

当大众谈论新基建时，目光大多落在5G基站、特高压、新能源充电桩这些看得见的增量项目上，却鲜少有人关注到，已经建成的百万亿元级存量基础设施，正在偷偷变老——全国现有公路桥梁超过100万座，其中超10%进入服役老化期；全国在用高层建筑超过20万栋，结构应力变化、材料老化带来的安全隐患长期处于“盲查”状态；就连低空经济领域正在快速铺开的eVTOL起降场、低空高架航线固定结构，也从建设第一天就需要持续的安全监测。而能给这些庞大建筑装上“自主感知神经”的结构健康监测（SHM）技术，正在从工程圈的小众应用，变成覆盖全行业基础设施安全的刚需赛道。

结构健康监测的核心逻辑说起来并不复杂：就是给工程结构集成一套完整的感知系统，通过长期实时观测，提前捕捉结构状态的异常变化和初期损伤，在隐患演变成事故之前发出预警。和传统的人工目视检查、定点无损检测相比，这套技术最大的优势，就是把安全管理从“事后补救”变成了“事前预防”。全球第三方检验检测巨头SGS就明确指出，传统检测方式发现裂缝等结构缺陷时，往往已经错过了最佳干预窗口，很多老化资产的损伤已经不可逆转，而基于传感器的SHM可以实现远程实时监测，把风险消灭在萌芽阶段，最终达到延长关键资产使用寿命的目标。

国内市场对SHM的需求爆发，最早其实是从重大标杆工程开始的。早在十多年前，国内顶尖工程团队就开始在广州塔、黄埔大桥这类超级工程上试点SHM技术。长沙理工大学土木工程学院今年发布的通识讲座预告中，就明确把黄埔大桥、广州塔、超高层地标建筑作为SHM技术的典型应用案例——这些工程要么是跨江大跨度桥梁，车流量常年处于高位，结构疲劳损伤积累快；要么是数百米高的超高层建筑，常年承受风荷载、温度变化带来的结构形变，任何微小损伤的积累都可能引发灾难性后果。在这些工程落地应用之后，SHM技术的可靠性已经得到了充分验证，现在正在从超级工程向普通商用、民用基础设施快速下沉。

从行业渗透路径来看，目前SHM已经在多个领域形成了稳定的商业化落地场景。最先起量的是交通基础设施领域：我国超过100万座公路桥梁中，已建成的特大桥、大桥几乎都已经完成了SHM系统的加装，很多服役超过30年的老旧桥梁也在陆续升级改造，仅2024年全国公路桥梁SHM改造的市场规模就超过了120亿元。其次是建筑领域，超高层建筑、大跨度场馆、老旧危房改造都对SHM有明确需求，广州塔项目在建成之初就安装了超过1000个各类传感器，可以实时监测结构倾斜、振动、应力等数十项参数，哪怕遭遇强台风天气，管理方也可以实时掌握结构状态，及时做出管控决策。还有水利领域，国内数十座大型水电站、高坝都已经安装了SHM系统，监测坝体渗漏、形变等核心参数，避免溃坝风险。甚至新兴的低空经济领域，现在也开始出现SHM的身影：多地正在规划建设的eVTOL垂直起降场、低空旅游观光索道、固定翼低空航线的避障结构，都已经要求配套SHM监测系统，保障低空运行安全，这也给SHM行业打开了新的增量空间。

技术迭代正在给SHM行业注入新的活力，人工智能技术的融入，正在让这套“感知系统”变得越来越聪明。早期的SHM更多是完成“数据采集”的工作，大部分异常判断还需要靠人工分析，效率低且漏判风险高。现在随着AI算法引入损伤识别、模态分析环节，系统可以自动从海量监测数据中识别出异常信号，甚至可以提前预测损伤的发展趋势。比如在桥梁监测场景，AI算法可以通过长期积累的振动数据，识别出桥梁内部钢筋锈蚀、混凝土开裂这些肉眼看不见的损伤，准确率已经超过90%，比传统人工分析效率提升了数十倍。长沙理工大学的讲座预告就特意把人工智能新技术的应用作为核心讲解内容，足以说明AI赋能已经成为SHM技术发展的核心方向。

目前全球市场中，第三方检测机构是SHM商业化服务的核心推动力之一。作为全球最大的第三方检验检测认证机构，SGS很早就推出了成熟的SHM商业化服务，覆盖桥梁、港口机械、起重设备、民用建筑等多个领域的关键资产，通过云端平台实现远程实时监测，用户可以随时查看结构状态，收到异常预警。SGS的公开资料显示，这套服务的核心价值不止是安全预警，还可以帮助资产运营方优化维护周期，降低维护成本——原来不管结构状态如何，都要按照固定周期停工检测，现在可以根据SHM的数据结果，针对性安排维护，对于运营方来说，既降低了安全风险，也减少了不必要的停工损失，提升了资产的整体收益。国内市场目前除了第三方检测机构，还有工程企业、物联网企业、专业传感器厂商参与竞争，不同主体各有优势：工程企业有项目渠道资源，物联网企业擅长数据平台开发，传感器厂商掌握核心硬件，行业目前还处于整合期，尚未出现绝对龙头，这也给新进入者留下了很大的空间。

不过，SHM行业发展至今，仍然面临不少待解的问题。首先就是成本问题，一套完整的SHM系统需要安装大量传感器、铺设传输网络、搭建数据平台，对于中小跨度桥梁、中小型建筑来说，初期投入成本仍然偏高，很多地方业主没有动力加装。其次就是数据标准不统一，不同企业的系统采用不同的传感器、不同的数据格式，很多地方已经建成的SHM系统无法接入统一的监管平台，形成了数据孤岛，不利于行业整体管理。还有就是盈利模式问题，目前大部分SHM项目都是工程总承包模式，一次性交付，后续长期运营服务的比例很低，行业整体还没有形成稳定的 recurring revenue（经常性收益）模式，这也影响了企业的长期盈利能力。

但这些问题都挡不住SHM市场的快速增长。根据行业机构测算，我国现有存量基础设施规模超过150万亿元，按照千分之一的年均安全监测投入计算，潜在市场规模就超过1500亿元，再加上每年新增基础设施的配套投入，以及低空经济等新领域的增量需求，整个SHM赛道未来五年的年均复合增长率超过20%，是不折不扣的蓝海市场。现在广东、浙江等省份已经开始出台政策，要求新建大中型桥梁必须配套SHM系统，老旧桥梁要在2030年前完成SHM改造，政策驱动正在给行业带来明确的增长动力。

说到底，基础设施的安全是所有经济活动的基础，当我国基础设施建设从“增量建设”进入“存量管理”的阶段，“让老建筑更安全，让新建筑更智能”已经成为明确的行业趋势。结构健康监测就是给基础设施装上“神经”，让这些沉默的庞大建筑可以“自我感知”、“自我预警”，这不仅是技术的进步，更是整个社会基础设施管理理念的升级。未来随着技术不断成熟，成本不断下降，结构健康监测会像现在的消防设施一样，成为所有工程结构的标配，而这个过程中蕴藏的市场机会，值得所有从业者认真期待。

（本文数据基于公开行业信息整理）