当前，桥梁、隧道、建筑、水利、风电等重大基础设施结构安全监测已进入智能化、主动化、全域化新阶段。传统监测设备在长期服役过程中，逐渐暴露出感知方式单一、内部损伤难以识别、长期稳定性不足、部署与维护成本较高等问题。科固材（江西）技术有限公司依托自主研发的SPM 智能压电模块，以主动式应力波探测 + AI 边缘计算为核心，构建新一代结构健康监测体系，在综合性能、适用场景、长期可靠性与全生命周期价值等方面形成显著优势，为基础设施安全监测提供更先进、更稳健、更经济的技术路径。

一、传统结构监测设备的技术局限

目前工程中广泛应用的应变片、加速度计、位移传感器、倾斜计、裂缝计、振弦式传感器等设备，普遍采用被动式测量原理，主要通过结构外部变形、振动、位移等宏观响应反演结构状态，存在以下共性局限：

以表面监测为主，难以识别内部隐蔽损伤

对混凝土内部微裂缝、钢筋锈蚀、钢混界面脱粘、内部空洞、焊缝微裂纹等早期损伤不敏感，难以实现真正意义上的早期预警。

单点测量、以点代面，覆盖范围有限

依赖局部点位布设，难以形成全域损伤识别，易出现监测盲区。

长期稳定性与环境适应性不足

在潮湿、腐蚀、冻融、强振动等复杂环境下，易出现漂移、失效、寿命缩短等问题，需要频繁标定与维护。

数据以原始物理量为主，智能化程度偏低

多为原始数据采集，缺少一体化损伤识别与健康评估能力，对分析与诊断依赖外部系统。

二、科固材 SPM 智能压电模块技术原理与创新

科固材 SPM 智能压电模块基于压电正逆效应，实现主动激励 — 应力波传播 — 感知接收 —AI 诊断一体化，集传感器、采集器、边缘计算、通信单元于一体，可对结构内部损伤进行全域、主动、精准识别，从原理层面突破传统监测设备的技术瓶颈。

核心创新体现在：

主动探测：主动发射应力波穿透结构，实现内部 “结构 CT” 式检测；

全域感知：以阵列方式形成分布式传感网络，实现损伤定位与程度评估；

一体化智能：内置损伤识别算法，可在边缘端完成判断与预警；

强鲁棒性：适配潮湿、腐蚀、振动、高低温等复杂工程环境。

三、SPM 智能压电模块对比传统监测设备的核心优势

（一）从 “被动测变形” 升级为 “主动诊损伤”

传统设备以监测位移、倾角、振动、应变等宏观响应为主；

SPM 模块通过应力波主动探测，可识别微裂缝、脱粘、松动、锈蚀、空洞等早期内部损伤，实现隐患早发现、风险早预警，真正支撑预防性养护。

（二）从 “单点监测” 升级为 “分布式阵列全域感知”

传统设备以单点、分散布设为主，数据关联性弱、盲区多；

SPM 模块支持高密度分布式组网，形成结构神经网络，可实现损伤定位、定量、趋势研判，大幅提升监测完整性与可靠性。

（三）从 “易受环境影响” 升级为 “高稳定长效运行”

SPM 模块采用工业级一体化封装，具备抗潮湿、抗振动、抗电磁干扰、耐高低温等特点，在长期服役中保持稳定输出，有效延长监测系统工作寿命，降低全周期维护成本。

（四）从 “单一物理量采集” 升级为 “智能诊断与预警”

传统设备多输出原始信号，需额外搭建分析平台；

SPM 模块内置损伤识别模型，可自主完成异常判断、分级预警、健康状态评估，减少对人工分析与高阶平台的依赖，提升响应效率。

（五）从 “复杂部署” 升级为 “便捷轻量化实施”

SPM 模块支持粘贴、浅埋、捆绑等多种安装方式，施工简便、对结构影响小，可大幅降低现场施工难度与工期成本，尤其适用于既有结构改造与不便施工场景。

四、技术安全性、合规性与工程适用性

科固材 SPM 智能压电模块严格遵循结构健康监测行业相关规范要求，采用稳健信号处理与故障识别机制，以多重校验、趋势研判、多级阈值策略保障预警可靠性，避免误报漏报。

产品可广泛应用于桥梁、隧道、边坡、大坝、建筑、风电、轨道交通、跨海结构等领域，与主流监测平台兼容，可与传统传感器协同组网，形成宏观响应 + 内部损伤的多层次、立体化监测体系。

五、结语

从传统被动监测到新一代主动智能监测，是基础设施安全保障的必然趋势。科固材 SPM 智能压电模块以主动探测、内部识别、全域感知、智能诊断、长效稳定为核心优势，在技术原理、监测能力、工程适用性与全生命周期价值上实现突破，为重大工程结构安全提供更前置、更全面、更可靠的监测保障。

未来，公司将持续深耕智能感知与结构健康监测领域，以技术创新推动行业升级，为基础设施安全、韧性城市建设与高质量发展持续贡献专业力量。