現今的土木公共基礎建設，已遠比過去具有高度更高、跨度更大、斷面更小的特性，
而且材料之選用與使用，更是經濟節省，同時達到造型美觀上的要求；此時，監測系統之 有效性與靈敏性，將更加關係土木結構物之使用功能與服務品質。結構健康監測隨著日益 增加的地震、水災、風災、土石流等天然災害，也愈來愈突顯出其重要性。當自然災害造 成結構或生命財產的損失，才來進行後續的彌補或撫卹，是絕對無法被萬千民眾接受，因 此相關的結構監測系統，甚至是預警系統的需求，就是國內外學者所需致力研究之課題，
以及未來各領域之一致趨勢。
智慧建築與結構利用新型智慧材料，將其逐步應用在智慧感測系統（包含智慧結構健 康監測系統、智慧溫度空調控制系統、火災偵測系統等）、資訊通訊系統、電腦自動化控制 系統，可由圖一表示。結構健康監測系統屬於智慧感測系統之一部份，同樣亦是運用新型 而智慧之相關感測元件，來建構出一套適用之智慧監測系統。
Intelligent Sensor System
Computer -Automation Control
System
Intelligent Building and Structure
New and Smart Material Application
Information Communication
System
圖一 智慧建築與結構的元素
Structure Health Monitoring (SHM) System Model
Sensor Unit Data Collection And Transmission
System Identification Damage
Evaluation Appropriate
Action
Data process Unit
圖二 結構健康監測系統架構圖
智慧型結構健康監測系統一般由感測器單元、資料擷取與傳輸單元、資料處理單元、
系統識別與損壞評估單元所組成如圖二所示，主要用來評估結構物的健全度並監控與維護 結構物。結構監測系統主要利用透過長時間應力和勁度的衰減等來對結構物做出監測或是 判斷突發的事件對結構造成之損害程度。Kiremidjian 等學者(Kiremidjian et al.)並將結構監 測系統分為兩大類：(1)在結構上選擇某點量測其特徵值，比如說量測結構物的應變，再根 據其值對結構物的長期健康狀態做相關比對；(2)利用不同的參數以系統識別的方法判定結 構物的損害程度。智慧結構健康監測系統的最重要的就是前端的感測器，因為若是一開始 所獲得的資料不正確或是不能有效的感測到資訊，那對於後端系統識別與損壞評估而言就 失去意義，因此感測器對於結構監測系統來說是相當重要的一個因素。傳統的感測器主要 為將受測物體所擷取到的資訊轉換成電子訊號，此類感測器可以拆解為 3 個主要的部份 (Ruiz-Sandoval 2004)：(1)感測元件(例如加速度計)；(2)訊號狀態和處理(例如訊號放大、線 性化、補償、過濾等)；(3)感測介面(例如用電線將其與其他電子裝置做連結)。而本研究主 要將傳統感測器，改由高速數位相機來取代，透過影像擷取卡將所擷取的影像儲存於電腦 中，再經過電腦程式分析數位影像，進而估算出結構物受力後之變形。而影像處理技術則 可以較低成本進行受測物體的變形量測，在日益精進的光學技術研發下，數位影像解析度
愈來愈高，使得量測精確度相對提高，因此採用數位影像處理技術已成為土木工程中日趨 成熟之應用。對於數位影像靜態的變形量測而言，只要二張變形前後的數位影像，藉由數 位影像處理分析，即可求得影像中特定位置之變形量。若要量測結構物的歷時變化，則可 由數位影片或連續影像中，逐步計算分析每二張數位影像之變化，進而繪出結構物之位移 變化歷時曲線。