大跨度空间结构一般应用于体育场馆、机场候机楼、会展中心、影剧院等大型民用公共建筑，也应用于厂房、机库、储料库等大型工业生产建筑，其安全性关乎国家经济建设，人民生命安全。大跨度空间结构作为一类国家重大设施，从产品全寿命的影响因素去考察，应包含设计、施工与使用阶段三个层面。
我国的大跨度空间结构研究始于上世纪70年代末，大致经历三个发展阶段。从上世纪70年代末到90年代初，主要侧重以网架、网壳为代表空间结构的形体、分析和设计研究，课题组在1990年完成深圳国际机场航站楼和广东省人民体育场网架的设计研究，是当时有影响的代表之作；从上世纪90年代到本世纪初，以拉索预应力网格结构、索膜结构、张弦结构等各类新颖空间结构体系的出现，空间结构的计算理论得到了长足的发展，在这期间超大跨度空间结构也得到实现。鉴于此，浙江大学、同济大学、东南大学和河海大学联合承担了国家自然科学基金项目"空间网格结构稳定性、极限承载力及其合理形体的研究"和"新型空间结构的强度、稳定性和动力性能的研究"，2001年课题组还承担了"预应力空间网格结构的合理形体、全局优化和抗震分析的研究" 和"索杆张力空间结构的形体、预应力成形技术及其破坏机理"；近年来，随着空间结构研究的深入和工程的大量应用，建造过程的复杂性逐渐的引起行业人士的关注，施工因素逐渐成为影响结构服役期间安全性的隐患，甚至直接导致大量施工事故的发生，因此，大跨度空间结构施工过程的分析和监测已引起研究人员的重视，课题组于2003年承担了国家自然科学基金"大型空间结构施工技术研究及其全过程模拟系统"。当前，大量大跨度空间结构开始进入服役期，由于限于当时的技术水平、以及材料老化、环境侵蚀等引起的安全性问题也逐渐开始显露，国内外频繁的事故报道引起了各国专家与研究人员的注意，对空间结构服役期间的故障预警与安全性评估技术逐渐开始成为当今研究热点。
我国是大跨度空间结构应用的超级大国。随着2008年北京奥运会和2010年上海世博会的大规模工程兴建，北京首都、上海浦东及广州白云三大国际机场二期工程的陆续上马，全国各地兴起的体育场馆、展览馆、大剧院、机场等一股大跨度空间结构建设热潮，我国的基本建设正处于一个前所未有的高峰期，这在世界范围内，还没有任何一个国家以及任何一个时期所可以比拟。大跨度空间结构与大型桥梁、大坝、海洋平台、石油管道等一样属于国家大型土木工程设施。对于桥梁、大坝、海洋平台等其它类国家大型设施的故障预警与安全性评估技术研究，在世界范围内开展得比较早。尤其在美国、日本等发达国家，很早就已形成一系列相对规范的行业标准。国内许多高校与科研结构在大型桥梁、海洋平台等重大设施安全性测评技术研究领域也开展了多年，取得了一系列科研成果与工程业绩。
大跨度空间结构由于起步较晚，故障预警与安全性评估技术才刚刚起步，而由于其自身大跨度、大面域分布以及钢材料为主的建筑特征，明显区别于桥梁、大坝、石油管道等线性分布的混凝土结构类为主的建筑，现有的故障预警与安全性评估技术不能直接用于大跨度空间结构中来。要建立针对大跨度空间结构的故障预警与安全性评估系统，需要开展两大方面内容的研究：复杂环境下大跨度空间结构的破坏机理与安全性评价标准研究；适用于大跨度空间结构类型的监测技术手段研究。
大跨度空间结构的故障机理与安全性评估标准研究主要指在基于空间结构本身的体系拓扑、计算分析、施工建造等研究的基础上，进一步分析结构整体削弱、核心部件受损、外界因素突变等情况下的受影响机理以及结构模型修正后的受力重分布。中国作为大跨度空间结构的应用大国，经过近二十年的发展，在理论研究水平方面已经不逊于其它国家。在大跨度空间结构故障机理与安全性评估理论方面的研究国内外基本处于同一起跑线。
对适用于大跨度空间结构监测技术与手段的研究主要指各类新型传感设备系统的开发，本课题主要研究当前主流的光纤光栅传感技术与新兴的无线传感技术两方面内容，国外在这两方面的研究都要领先于中国。
光纤光栅传感设备是当前国内外测试手段的主流，具有体积小、重量轻、插入损耗低、性能长期稳定性好等特点，特别适合在易燃，易爆，和强电磁等恶劣环境下使用。国际上对光纤传感器研究的时间虽然不长，进展却非常迅速。目前，已有70多种光纤传感器用于各种物理量的测量。从美国的Morey(1989)等人首次对光纤光栅的应变与温度传感研究以来，世界各国都对其十分关注并开展了广泛的应用研究，并取得了丰硕的成果，在短短的10多年时间里光纤光栅已成为传感领域发展最快的技术。美国、加拿大、日本、英国、澳大利亚等国都先后投入了大量的人力、物力进行该领域研究和开发。1998年，美国加洲大学Wanser Keith H.等人采用多模光纤光栅作传感头, 用光时域反射计对振动与应变作了实时监测的实验并分别获得美国和欧洲专利。十年来国外学者在基于光纤光栅对应变、应力和温度等物理量的传感特性进行了多方面的研究，先后发展了直接检测、干涉检测、可调F-P滤波器解调、匹配光纤光栅解调等多种波长解调技术，并在压力、温度、振动、温度/压力双参量等光纤光栅传感器件的实验和研究方面取得了很大的进展和成果，并都有相应的专利报道。而我国虽然从90年代开始就涉足光纤光栅传感领域的研究，目前国内有上海紫珊光电技术有限公司、南开大学、哈工大、上海光机所、武汉邮电院、北方交大、武汉理工大学等单位在开展这方面的研究，并且在用于土木工程结构监测的研究与应用方面也取得了初步的成绩，但总体水平上和国外相比还存在着差距，光纤光栅传感设备在各项通用的技术指标参数如精度、稳定、敏感性等方面仍有很大的改进空间。而以往适用于其它大型工程设施的光纤传感设备，目前还无法直接用于大跨度空间结构，必须根据大跨度空间结构面积大、构件多、体系复杂、钢构件不可埋入等特点进行针对性的开发，该领域正处于从实验走向实用化的阶段，尚未形成统一的技术标准，已申请的专利都是具体技术方案的实用新型和发明专利，不存在无法回避的形成该领域技术壁垒的原理性专利。所以在光纤光栅领域知识产权和技术标准的现状非常有利于国内研究机构和企业在大跨度空间结构监测领域形成有自主知识产权和技术标准的技术和产品。
无线传感系统作为另一种新兴的传感技术，有着光纤光栅传感产品无法比拟的优点。虽然光纤光栅传感技术因其抗干扰性、稳定性、精确性等优点普遍用于各类重大土木工程设施的安全预警系统中，并将在今后相当长一段时间内仍然作为监测硬件的主流设备。但其有线采集、布线困难的弊病同样明显。桥梁、管道、大坝等结构由于线性特征，相对影响较小，大跨度空间结构的特点是面积大、空间宽，若使用有线监测设备，在测点较多的情况下，用于布线的成本有可能大大超过监测设备本身，同时复杂大量的布线对于结构的美观、日后的维护，故障的检修都存在着无法回避的问题。因此课题在改进传统光纤光栅传感技术的同时，开发目前国际上逐渐流行的无线传感技术，并将其逐渐应用于大跨度空间结构的安全性测评领域中。其安装方便，成本低廉，维护简单，性能可靠等优点，将逐渐取代传统的监测手段而成为主流。无线传感系统在军事、环境、健康、家庭和其他工商业领域早已应用，而美国率先将其引入土木工程的安全性监测预警技术领域。1996年，美国学者Straser、Kiremidjian首次提出运用无线技术替代结构监测有线系统的思想，开辟了无线传感技术在结构监测领域中应用，并研制了一套实时的损伤识别结构健康监测系统。由美国先进国防研究项目局(DARPA-Defense Advanced Research Projects Agency)所资助的在加利福尼亚大学实施的"Smart dust"计划，旨在建立一个无线传感器开发的软硬件平台，进而开发出一系列低价格、小尺寸、高可靠性的无线传感器及其网络，这进一步推动了无线传感器的应用发展。并且，该项目开发的产品目前己成为世界许多大学等研究机构使用的实验室设备。并且以此已经衍生出一批比较知名的专业无线传感产品生产公司如Crossbow、Microstrain等。国外开发的无线传感类产品普遍存在价格高昂（平均每个测点1000美元）、无线传输距离短（30～50m）、技术保密、开放性差（无法根据实际工程需要二次开发）等弊病，不适合用于大型空间结构等建筑的安全性监测领域。浙江大学从设计的小型化、低功耗、低成本、高可靠性角度出发，采用模块化设计方法，对无线加速度传感器的传感处理、微处理、无线收发以及能源模块进行设计、调试，进而集成了基于数字接口的三向无线加速度传感器与应变传感器样品，并利用空间结构得天独厚的使用条件，引入太阳能供电模块设计，在技术上初步实现真正自给自足的长期无线监测功能。根据国内自主开发的经验，发现样品在成本与功能上都能更好的满足土木工程安全性监测方面的需求（平均每个无线传感器测点成本可控制在100美元左右，传输距离可调整至200m，并可根据实际工程需要进行相应功能调整）。但是样品的稳定性、精确度以及在组网技术方面都还需要做大量的调试与研究工作，跟国外产品在成熟度方面仍存在不小的差距。总体而言，无线传感器网络是一门新兴技术，将无线传感器网络应用于土木工程安全性监测已经逐渐成为发展的热点，在这方面，国内与国际的研究水平差距并不太大。开发具有自主知识产权的无线传感监测系统，及时开展无线传感器及其网络方面的研究，对整个土木工程结构监测领域，对国家的社会经济发展都有重大的战略意义。