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国外防洪堤和桥梁上的传感器智能化应用案例

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  • 更新时间:2018-01-20

对于世界各国而言,基础设施作为百年大计,重要性不言而喻,但同时这类建设也多是天价工程,据了解,美国由于关键桥梁或隧道的损毁而产生的费用可能超过100亿美元。直到现在,世界上大部分基础设施的监测还是采用定期检视人工统计的传统方法,这种方法不光费时费力,而且频率低、效率低、缺乏数据支持。



 防洪大堤监测项目,资料图


目前,仅美国一个国家就有60多万座桥,推及到全世界,这将是一项非常艰巨的任务,且需耗费难以估量的财力。而如果为基础设施配备高科技的传感器,将其智能化,自动和实时监控有关交通状况、环境、经济或人口变化等方面的重要信息,用于提高政府监管水平,并为当地经济决策提供数据支持,这无疑将是一件利在千秋的举措。


荷兰监控防洪大堤

在荷兰,防洪大堤监测项目已经推进了长达10年,这一项目旨在改善堤防监测,提高防洪能力。政府集结了很多机构和组织,共同努力将传感器技术和数据科学相结合,打造了一个强大的堤防监测系统,可以将防洪大堤的状况实时可视化地展现出来。

这个系统的核心是防洪大堤数据服务中心(DDSC),它集中、统一地存储实时监控的数据,进行处理和分析。大堤收集的数据也可用于检测影响人体健康的多项与水有关的指标,比如水生生物变化趋势和水体污染等,还可用于对河流和沿海水域灾害的预警。

堤坝能通过大数据变智能,其他的基础设施同样也能通过大数据变智能,比如桥梁。监测桥梁结构的健康度现在受到极大的重视。无线传感器成本的下降和数据科学的发展让桥梁监测变得更普遍,也更专业。目前世界各地智能桥梁的应用案例比比皆是。



美国大桥的智能化监测,资料图


美国新圣安东尼瀑布桥

2007年,美国明尼阿波利斯圣安东尼瀑布桥垮塌,一年之后,新桥建成通车。这座新桥是一座智能桥梁,配备了300多个传感器。这些传感器用来测量结构腐蚀、天气条件、水平和垂直运动以及交通状况等对大桥的影响。桥梁上设置的温度传感器还可与防冻喷雾系统进行通讯,在温度较低时,自动释放防冻喷雾,防止桥梁结冰影响通行。

据悉,这些传感器每天都会收集大量的数据,用于实时监控桥梁的状况。通过利用数据分析技术,桥梁运营方和监管方能更全面地了解桥梁的应力分布和其他能够描述桥梁状态的数据。这些信息将用于改进新桥梁设计,以便更好地处理桥梁的受力。


韩国珍岛大桥,资料图

韩国第二珍岛大桥

珍岛大桥是连接珍岛和朝鲜半岛西南端的双斜拉桥,横跨鸣梁海峡。为了分担珍岛大桥的交通压力,第二珍岛大桥于2006年建成,它是一座三跨钢箱梁斜拉桥,主跨344m,侧跨70m。第二珍岛大桥也是一座典型的智能大桥,桥体配有113个传感器节点,可以测量桥梁上的加速度、温度、湿度、光线和风力等数据。

第二珍岛大桥布设有15个温度传感器、15个拉力传感器、4个双轴倾角传感器、2个拉线位移传感器、2个激光位移传感器、24个光纤布拉格光栅传感器、20个单轴电容式加速度传感器、2个双轴力平衡式加速度传感器和3个三轴地震加速度检测仪。这些传感器加起来会收集大量的数据,以通过数据分析不断监测桥梁以及进行科学研究。



第二珍岛大桥上的各类传感器布设示意图,资料图


第二珍岛大桥上的传感器监控系统绝大多数都采用无线传输技术,传感器布置和数据收集极为方便,这座大桥也成为大数据技术将桥梁变智能的典型案例。


上述防洪堤和桥梁的智能化监测案例,只是民生基础设施智能化的部分典型应用。可以说,基本上任何基础设施都可以通过传感器进行升级,使其变得更加智能化,并利用大数据技术进行实时监测分析和可视化呈现。



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