基于250个专利的要点
总结桥梁监测监控产品体系及态势
******************************************************************************* 请注意：
1.专利来源为：网络上的公开数据库，2007-2013年的桥梁监测监控方面的专利，查询截
止时为2013年10月7日。由此总计获得250个相关专利，以之作为研究样本。
2.如上述，在本次的研究中，很可能没有涵盖2007-2013年全部与桥梁监测监控相关的专
利。基于250个样本所做的描述及参考结论，应被谨慎地使用。
3.若需快速了解结论，请从“关键发现和推测”开始阅读。
本文档最后更新于2013年10月23日
讨论交流：future20b@https://www.doczj.com/doc/b913319195.html, *******************************************************************************
问题和目的
本研究主要针对两大关键问题：
1.桥梁监测监控产品的全体系是怎样的，相关的技术大体是怎样的。特别是：除了已
知明确开展桥梁监测监控业务的竞争者之情况，全行业的产品技术体系是怎样的；
2.各产品或技术的发展分布及态势，包括：
a)各技术方的研发重点是什么，未被充分涉及的领域是什么；
b)各技术方的研发态势变化是什么；
本研究所服务的目的是：桥梁监测的产品和业务定位；产品和业务定位的演进；
方法和假设
本研究基于如下的方法和假设：
1.假设：
a)若专利就桥梁监测监控提出了若干问题，那么这些就是该行业所存在的问题。
b)若专利针对某个问题提出了改善方法，那么针对这个问题的改善就是必要的。
2.在网络专利数据库上搜索专利作为样本：
a)查询语法为：SQRQ:(20XX) MC:(桥梁 OR 桥墩) ZY:(监测 OR 监控)。其意义
是：
i.申请日期（SQRQ）为20XX年的专利，且：
ii.专利的正式名称中包含了“桥梁”或“桥墩”，且：
iii.在专利摘要部分中包含了“监测”或“监控”。
b)查询语法——“SQRQ:(20XX) MC:(桥梁 OR 桥墩) ZY:(监测 OR 监控)”，能够
比“SQRQ:(20XX) MC:(桥梁) ZY:(监测 OR 监控)”涵盖略多的、与桥梁监测
相关的专利。
c)不使用“SQRQ:(20XX) MC:(桥) ZY:(监测 OR 监控)”的原因在于：虽然这样
可以涵盖更多与桥梁相关的专利，但是无关的专利数也相应增多，增加了筛选
工作量。
3.对各个专利，采取阅读抽取关键信息的方式，并进行计数统计。
a)通过快速预读50个专利，总结出若干专利所关注的技术改善点或特征，作为
统计口径。并在后期阅读中适度补充口径及补完其统计。
b)无论符合统计口径的关键词或特征在一个专利中被提及多少次，均只对应计数
一次；
c)专利的状态不作为统计时的考量。即使是无权的专利，也被视为“以其研究和
主张，而对某个问题投了一票”。
4.适度引用其他关联信息作为参考。
5.若无特别说明，以下各图表中的专利逐年统计，皆是针对当年新增专利情况的统
计，而并非是累计下的统计成图。
概述
概要而言，本次研究重点关注了“细分”或“细化”问题：一方面，存在不少可以细分的点；但另一方面，这些点并未得到很好的细分及其重视。这意味着市场机会。
从技术角度来看，未必所有可能的“细分”都是有技术价值或意义的。但从市场角度来说，这些是可以利用的。
关键发现和推测
依据专利样本，以市场空白、产品的定位、设计和改善为根本考虑，本次研究有以下的关键发现和推测：
1.整体来看，监控效果和成本之间的平衡是桥梁监测监控的根本问题。37.20%的专
利直接涉及了如何降低成本。而桥梁监测监控本身多数也是为了避免桥梁塌陷等情
况造成的损失。
2.整体来看，绝大多数专利是针对公路桥。针对铁路桥和高铁桥的专利很少见。
3.整体来看，专利技术细化掌握在不同技术方手中，但兼具数长者少。现有的专利
技术分别细化解决了某些具体问题。但极少见有一个技术方，能够解决诸多方面的
细化问题。在市场上，也少见有综合数长者。
4.整体来看，对桥梁自身的监测监控并没有很好与环境监测监控结合起来。业内的
传感器缺乏具有针对多环境因素的量化、误差补偿、自校准能力，缺乏直接测量环
境因素影响程度与对应的位移、形变、压力等要素的能力。
a)现有传感器多为一器一用一值，即：一个传感器一种用途一种数值；
i.一器多用一值是一种改善；
ii.一器多用两值是一种改善，如：同时测量压力和位移，能够有助于表达“受到多大的压力而导致了一定的位移”；
b)传感器的温度修正/误差补偿已较为常见。但湿度（0.80%）、电磁（0.00%）、
车辆（0.40%）等方面的修正/误差补偿则很少见。
c)由各专利来看，极少有专利提到桥梁监测监控的流域问题、河床问题。对涉水
桥来说，水面附近及以下的监控几乎没有。
5.整体来看，绝大多数专利并未能注意到解决5种关联性。目前，极少有专利在传
感或数据分析上，考虑到了环境关联性、结构关联性、位置关联性、时间关联性（同步）、类别关联性。
6.整体来看，半数以上测量（传感）方式或装置的创新，都涉及到了提升测量精度。
在统计中，“创新测量方法/传感器”（132个专利，总数的52.80%）与“改善测量精度”（71个专利，总数的28.40%）的相关性高达0.8786。
a)对桥梁监控来说，数据的需求分为2个基本层次：“有数据”，以及“有精准数
据”。
b)有些测量方式或装置的创新，是为了解决“没有数据”的问题——某些桥梁部
位或环境下，测量极难实现。
7.整体来看，各专利在数据方面的关注程度超过了测量（传感）方面的关注。业内
更倾向于在数据的品质和处理等方面进行更多改善。但这样的改善，在较多时候不能与对应的测量（传感）改善分开。增加传感器自身的数据处理能力是其中的代表。
a)数据正确性和完整性检验、冗余数据处理、简单统计等，是较为常见的改善；
b)可配置阈值，并直接上传阈值比对结论或预警，是较为常见的改善；
8.整体来看，桥梁监测监控行业处于“提供数据”的中后期阶段，而非已处于“提
供分析结论”的阶段。有关分析算法（总样本数的21.20%）、数学模型的专利（12.00%）相对较少，损伤分析和定位的专利更稀缺（6.00%）。但这方面越来越受重视。
9.连续采集数据已经成为基本要求。30.40%的专利涉及到连续采集数据。自动和长
期采集数据是连续采集数据的基本细化要求。
10.进行数据分析已经成本基本要求。30.40%的专利涉及到“进行/快速数据分析”。
但各专利所提及的分析，程度和质量参差不齐。
11.阈值预警已经成为最基本的分析方式。就专利样本来看，在统计上，涉及阈值预
警与涉及“进行/快速数据分析”的专利，两者的相关性高达0.9188。
12.提高数据同步程度的专利技术稀缺。仅有19项专利（总数的7.60%）具体涉及到
了如何提高数据的同步程度。但数据的同步程度和品质在分析中直观重要，能直接决定分析结论的可用性。
13.基于卫星的形变分析并不占主位。6.80%的专利涉及到了使用GPS或北斗。但用之
进行桥梁形变分析的专利不足6.80%。
14.优化传感组网方式的专利技术稀缺。
a)仅5.60%的专利涉及到如何增加网络规模。
b)仅2.40%的专利涉及到如何优化网络拓扑。
c)仅0.40%的专利涉及到如何快速组网。
15.“云计算”、“云服务”、“云处理”并未得到足够重视。所有专利样本中，依据文
本描述，约15.60%的专利实际上已经涉及了云计算。但明确提出云计算概念并专注其上的，仅有3个专利（总数的1.2%）。
16.施工监控正显得重要，且重要而先进的桥梁施工工艺越来越需要监控。在
2007-2010期间，桥梁施工阶段的监测监控仅共有1项专利。但在2011年，突然增加了15项。就各文本来看，施工监控，特别是作为施工工艺组成部分的桥梁监控，其特征是解决同步、自动和平衡方面的问题。
17.基于传感器的系统，在实用中还不能完全替代人工测量和巡检。在专利样本中，
有不少专利提到或专注于如何优化人工测量（21个专利，总样本的8.40%）。
18.视频和图像是桥梁监测监控的重要方式，传感器不能完全将之替代。17.20%的专
利涉及到如何用视频和图像来进行桥梁监测监控。在专门针对超载的监控中，视频和图像一般是不可或缺的（如拍摄车辆牌照，或分析车轮时）。甚至，还有15项（总数的6.00%）专利涉及到如何进行或优化视频/图像分析。
19.无线传感是最主要和常见的数据传输实现方式。43.60%的专利采用无线传输。与
此对比，利用光纤中的光进行监控的专利，仅有20个，占总数的8%。无线之中，使用GSM、GPRS等电信网方式的更多，WiFi等方式较少见。
20.桥梁监测监控越来越倾向于大型/综合性的系统。39.20%的专利涉及构建大型/综
合性系统，有3大方向：
a)以集成多种硬件为特色的系统。典型为：多种视频和传感器集成，且视频头和
传感器数量较多。
b)以集成多种数据为特色的软系统。典型为：多种传感数据的汇总、管理、分析、
预警、预测、存储和分发；多座桥数据互通；
c)以服务于某一定向、专一用途为目的的系统。典型为：船舶撞击预警、大桥超
载监控等；
21.提供并优化专用的安装件/支架/保护件受到重视。虽然涉及该方面的专利在总数
中仅占6%，但这些专利是自2011年起快速增加的。
22.以及下述简要结论或推测：
a)测量方面：
i.针对不同目的、部位、对象的传感器，其量程、精度可能且应有不同的差
异，不可一概而论；
ii.一段时间后，传感器可能因自身或环境因素而出现测量基准漂移、偏移的问题，这就需要再次校准。极少有专利提到自动校准；
iii.测量装置或传感器结构简单，是专利中较为常见的主张；
iv.不同传感器存在数据格式统一的问题；
v.横向的振动或位移的测量是一个问题；
b)数据方面：
i.控制数据的冗余程度是必要的；
c)系统方面：
i.多数技术主张同时使用多种传感器（49.60%）；
ii. 5.20%的专利采用Zigbee；
iii.应当充分考虑传感器及其数值的复用、通用；
iv.传感器、安装支架等设备的自清洁是一个问题；
v.使用“双核”机制提升系统的可靠性（如传感器、供电系统）；
vi.大多数技术在供电方式中都会选择太阳能，但并未能针对太阳能的部分局限提出改善（如太阳能电池板的自洁净等，极少专利有涉及）；
vii.应当考虑针对传感器、采集设备等的防盗防损机制；
viii.缺乏针对传感器的监控，以及供电系统的监控（如电池状态监控）；
ix.缺乏供电策略（如：某类传感器优先获得供电，以及最后断电）；
x.短信通知是有利的方法；
监测目的
本部分概括所有专利样本对桥梁自身情况、环境情况、桥梁部位等方面的关注分布情况，有助于说明这些方面在专利技术中获得重视的程度、获得技术改善的难度，或技术改善的空间。
（一）桥梁监测关注要点的发展和分布情况
在所有专利样本中，16.80%的专利关注挠度，20.80%的专利关注位移，14.40%的专利关注振动，19.20%的专利关注恒“载应力/内应力/应力”。
20.40%的专利关注温度，12.00%的专利关注“风载或风力”。
虽然对桥梁自身变量、环境变量的关注发展态势大体同步。但在所有的专利样本中，有93.20%的专利至少涉及到了一种桥梁自身变量。而仅有41.20%的专利至少涉及一种环境变量。这可能表示：
1）桥梁监测监控更多注重了桥梁自身因素，而对环境因素的影响重视要次之。但实际上，环境因素对桥的影响很明显。
2）现有技术尚不能很好地将环境因素量化，并与桥梁自身因素的变化建立逻辑关联。
3）在桥梁监测监控中，传感以及部分人工测量，还未能很好地针对各种环境因素进行校准或误差修正。（已知温度正成为主流的环境影响修正要素。）
（二）桥梁监测对象的分布情况
（三）桥梁监测场景的分布情况
技术改善
本部分主要概括了所有专利样本对具体的技术改善方向的关注程度，例如：提升测量精度、进行分析等。这部分内容有助于说明不同技术改善方向或方法在桥梁监测中的地位或趋势。
（一）对测量的关注
（二）对数据的关注
（三）对系统的关注
对系统的关注，是指桥梁监测监控技术在实际运用中的信息系统改善或侧重。
（四）其他补充
此外，依据专利文本描述，具备“云处理”、“云服务”能力或雏形的系统，在专利样本中占有15.60%的比例。但明确提出“云处理”或“云服务”的概念的专利，在所有样本中，仅有3个。
产品及服务全体系一览
全部专利样本显示：桥梁监测监控产品及服务的全体系由以下的部类组成：
1.传感器：以各种方式感知桥梁和环境状态的器具。
2.软件：各种用于实施流程、分析流程、管理流程等的软件。
3.系统件：各种安装支架、保护箱、保护罩，各种供电设备等。
4.服务：各种数据服务和人工服务（人工巡检、专家咨询）；
（一）传感器的产品体系
桥梁监测监控方面的传感器数量很多，种类繁杂，但大体均可由基本类别、应用方式、传感对象定位等几个角度来进行定义。基于专利样本总结，桥梁监测监控传感器的产品定义模型可如下表所示。该模型是一种供讨论的建议。
根据该模型，能定义出的产品可以超过200种。但是：
1.功能过于强大的传感器必然会带来更高的生产成本、安装成本、维护成本。
2.过于简单的传感器则不能创造较大的利润空间，可能会增加软件系统的复杂性。依据竞争者的情况来看，常见的传感器主要包括：
1.应力应变类：应变计、应力计、钢索计、钢筋计、压力计、锚索计、反力计、渗压
计、温感计。
2.变形位移类：位移计、沉降计、裂缝计、变位计、角度计（如倾角计）、收敛计、
水位计。
（二）软件的产品体系
基于专利样本总结，按照功能模块和目的差别，总结出软件的主要分类体系：
（三）系统件
在传感器和软件之外，系统件是指构成桥梁监测监控系统的其他设备。主要的分类如下表：
除上之外，在实际的系统实施中，还需要用到其他必要的调试、校准、维护设备，在此
不多累述。
（四）服务体系
现有的服务体系主要有以下几种：
1.系统维护：对监测监控系统进行传感器校准、设备清洁、软件升级等维护；
2.基础数据服务：（竞争者也称其为云服务）
a)各种快速的数据处理；
b)存储数据（包括云存储）；
c)远程发送数据，或提供调阅，或提供在线监测显示；
d)提供服务于特定目的的处理数据，如：桥梁设计；
e)对接多个部门，实现数据共享；
f)对接多个桥梁，实现数据比对；
3.人工测量辅助：使用声波扫描车、便携式扫描仪、传感仪等设备，由人现场操作，
进行桥梁监测监控所需要的测量；
4.专家咨询：组织专家提供对桥梁状态的判断、诊断。
产品定位要点
（一）传感器体系
以下结论供参考：
1.绝大多数桥梁监测产品和系统提供方的传感器定位在桥墩露出水面一定距离以上
的部位。大量的产品实际上专注在“桥板”上。在这个距离以下的桥梁部位，则基
本没有涉及。
2.由各主要提供方的传感器产品描述来看，并没有针对某一地域、某一气候等因素进
行定位细化或优化，而倾向于作为“通用”。
3.多数提供方的方案体系中，并没有就桥梁监测监控提出针对“流域”（涉水桥适用）
等关联因素的传感器。
产品定位的主要细分问题
（一）地域细分
在不同的地域，受地理和对应气候的影响，产品的定位也应有对应的细化。如下两图所示：
显然，仅就地震和洪灾来说，在不同的地域，其桥梁监测所使用的传感器应有不同的侧重，而能分别适应其环境。
就气候来说，在南方的桥梁较少，乃至极少遭遇冻融损伤。但北方的桥梁则不一样。而类似的，这样的地域细分还可以扩展到经济发展差别上（如体现在桥梁的过往车辆差别和节假日高峰问题）。
（二）部位细分
安装在桥梁不同部位的传感器应该有针对这个部位的特性而具备的细化，从而使传感器特别适用于在该部位进行相关参数的测量。在已知的产品当中，索力计是一种针对桥梁钢索（尤其是斜拉桥、悬索桥）的部位细化传感器。
（三）场景细分
从现有主要竞争者的产品介绍可以明确看出：竞争者的产品体系往往并不针对较为大类的具体场景进行细化，例如前述图表所显示的：超载、洪水冲刷（洪灾地区多见）、撞击（车辆或船舶撞击）等。
（四）施工细分：
用于桥梁工程施工过程、施工品质监理方面的传感器及其系统应有别于成桥。