随着城市化进程的加快，我国的人口、财富正在迅速向城市集中，城市建筑群规模不断扩大、结构形式日趋复杂、功能耦合愈加紧密。一旦发生强烈地震，会引起城市建筑群的严重破坏和重大人员伤亡、财产损失，对国家经济发展和社会稳定构成重大威胁。2018年10月10日习近平总书记在中央财经委员会第三次会议上，明确要求实施自然灾害监测预警信息化工程和自然灾害防治技术装备现代化工程。近日总书记在中央政治局第十九次集体学习时再次强调，要提升多灾种和灾害链综合监测、风险早期识别和预报预警能力，做到监测预警、抢险救援及恢复重建的精准化。

国际上发达国家十分重视城市地震灾害监测预警工作。依托多地架设的地震反应观测系统，美日等国分别建立了以地震灾害为主的自然灾害风险监测与损失评估系统，如美国的HAZUS-MH、PAGER 和MAEviz，日本的Phoenix DMS 等。我国目前已建成的结构地震反应观测系统数量少、不成体系，观测手段、功能单一，尚不具备城市灾害风险监测与评估功能。

针对以上现状，本项目的研究目标是：建立一套基于高集成度、高性价比传感器网络的城市建筑群地震灾害风险智能感知和快速评估系统。围绕研究目标，主要开展以下研究内容：（1）研发集成加速度计、倾斜计、数据采集与处理、实时计算和多模式通信等模块的高集成度建筑结构智能监测仪，为建筑群灾害风险感知提供工程化硬件支撑；（2）开展传感器多目标优化布置方法研究，研发基于少量传感器的建筑结构安全评估技术；（3）研究基于大数据和人工智能的海量实时监测数据分析方法，服务于建筑结构震前抗力预测和灾害风险评估；（4）建立8种代表性结构类型的地震损伤模式库，通过监测数据特征模式的快速匹配，研发震后建筑震害快速评估和安全评定技术；（5）研发融合专业传感器和群智感知的城市建筑群地震灾害智能感知和快速评估技术及可视化平台，建立行业标准，在多个特大和典型城市开展应用示范。

项目聚焦解决以下五个关键技术问题：（1）研究加速度计、倾斜计、数据采集与处理、实时计算、多模式通信等多模块的集成技术；（2）综合考虑振动响应强度、模态重构效果和参数识别误差，建立传感器多目标优化布设准则；（3）面向海量环境监测数据，研发基于大数据和人工智能的建筑结构震前抗力及风险评估技术；（4）建立基于建筑地震损伤模式匹配的建筑群震害快速评估技术；（5）研发基于专业传感器、智能手机和无人机的城市建筑群地震损伤群智感知和灾情评估技术。

项目将按照“硬件研制-算法研究-平台搭建-应用示范”的全链条一体化研究思路和实施路线，研究成果形成由“硬件”+“算法”+“损伤模式库”+“可视化平台”构成的一整套能够对城市大规模建筑群进行地震灾害风险智能感知和灾情快速评估的技术装备和系统，为主管部门应急决策提供技术支撑。

项目由位于粤港澳大湾区先进制造业中心的东莞理工学院牵头，联合中国地震局地球物理研究所、大连理工大学、北京工业大学、深圳防灾减灾技术研究院、兰州大学、哈尔滨工业大学（深圳）、暨南大学、长沙理工大学和中国铁塔股份有限公司，组成学、研、产、用相结合的攻关团队，在智能传感器研发与工程应用、结构健康监测、工程结构抗震、工程场地地震动参数区划、人工智能与大数据技术等领域取得了显著的科研成果，积累了丰富的应用经验，为项目实施奠定了坚实的研究和应用基础。

预期成果将主要以技术装备、系统软件、标准规范、专利、论文等方式呈现。通过关键技术研发，为显著提升我国城市建筑群地震灾害风险智能感知水平提供技术支撑，将在带动学科和技术发展的同时，充分利用大湾区智能制造优势推动相关技术装备产业发展，产生重大的社会和经济效益。项目考核指标完全满足指南要求。

图1 课题分解及关系图

图2 项目研制装备及系统构成