物聯(lián)網(wǎng)在國內外橋梁的使用,早已不新鮮
在20世紀80年代中后期,美國開(kāi)始在一些橋梁上,布設用于檢測環(huán)境、荷載、震動(dòng)、局部應力等橋梁各類(lèi)基本參數的傳感器,力圖通過(guò)數據分析,來(lái)尋求一些力學(xué)規律。
美國的Sunshine Skyway Bridge上面共計安裝500多個(gè)傳感器,這些傳感器,主要用于采集橋梁建設、運營(yíng)等各階段的位移、應變和溫度變化等,最終人們可以通過(guò)這些信息,找到橋體結構和橋體材料,隨時(shí)間變化的規律。
在國內,虎門(mén)大橋、徐浦大橋、江陰長(cháng)江等大橋在施工階段,工程師已經(jīng)在橋體上,布設了傳感器,這些傳感器,可以實(shí)時(shí)監測橋體的各項指標和參數。
香港青馬大橋、汲水門(mén)大橋和汀九大橋,還曾布設過(guò)當時(shí)世界上規模最大的實(shí)時(shí)安全監測系統,系統包括900個(gè)各類(lèi)傳感器、9臺電腦控制信息收集系統、2臺電腦工作站負責信息處理和分析系統。
2017年,擁有眾多長(cháng)江大橋的武漢,已經(jīng)啟動(dòng)“智慧橋梁”的計劃,該計劃搭建了武漢市“智慧橋梁”平臺,并分兩年為三環(huán)線(xiàn)內42座中小橋梁“量身訂做”長(cháng)期健康監測系統。
目前,武漢市長(cháng)江上的大橋,除武漢長(cháng)江大橋外,其他都建立了健康監測系統,漢江上的知音橋、古田橋,也建立了健康監測系統。
據長(cháng)江日報報道,中鐵大橋科學(xué)研究院技術(shù)人員,為42座橋梁安裝15種類(lèi)型共計1929個(gè)傳感器,硬件設備達到25類(lèi)3053套。
主要監測的關(guān)鍵參數,包括結構安全參數監測(如裂縫、位移、溫濕度等);車(chē)輛荷載監測(車(chē)速、車(chē)重、車(chē)長(cháng)等);沉降、匝道傾覆及滑移等多項監測。
中鐵大橋科學(xué)研究院健康監測中心負責人介紹,給橋梁安裝各類(lèi)傳感器和采集設備,就像醫院給病人戴上24小時(shí)監測儀一樣,這些傳感器和采集設備,會(huì )實(shí)時(shí)將橋梁的結構狀況、基礎沉降、車(chē)輛監測抓拍等各種監測數據,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)存儲至云計算數據中心服務(wù)器中。
平時(shí),技術(shù)人員會(huì )到現場(chǎng),對橋梁外觀(guān)進(jìn)行檢查,通過(guò)手機App上傳。工作人員可通過(guò)任何一臺電腦、手機App進(jìn)行登錄訪(fǎng)問(wèn),實(shí)時(shí)掌握42座橋梁的健康狀況。
當某座橋梁結構監測指標、或病害發(fā)展超過(guò)預警值時(shí),工作人員會(huì )第一時(shí)間收到系統發(fā)送的短信、郵件和App消息報警,從而迅速啟動(dòng)應急預案。
此外,系統還會(huì )自動(dòng)生成維修建議,對橋梁進(jìn)行及時(shí)維護,避免安全事故;工作人員也可以通過(guò)查閱系統中的監控視頻、監測數據,為事后追溯、索賠提供依據。
長(cháng)江沿岸城市中,南京也已經(jīng)做出類(lèi)似嘗試。
南京長(cháng)江二橋(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“二橋”)上,安裝著(zhù)200多個(gè)傳感器,它們全年無(wú)休地看護橋梁的健康。
據了解,該方案的設計方,是在役長(cháng)大橋梁安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗室。
在南京市長(cháng)江大橋及隧道健康檢測數據中心,一排大屏幕正實(shí)時(shí)播放著(zhù)各座橋梁的圖像,下面則是像心電圖一樣的波紋。
工作人員點(diǎn)開(kāi)南京二橋結構健康檢測系統,屏幕上就會(huì )跳出二橋的模擬圖,橋身上一個(gè)個(gè)圓圈閃爍著(zhù),這些圓圈都是小盒子。
盒子里裝的,是提前布設的傳感器,波紋表示它在實(shí)時(shí)捕捉信息。
捕捉的信息通常有:環(huán)境信息,比如當時(shí)橋上的風(fēng)速、溫度、車(chē)輛負載等;結構信息,比如橋面變形情況、斜拉橋的索力等。
一旦捕捉到的數據,超過(guò)預先設定的數值,系統就會(huì )自動(dòng)報警。假如遇上雨雪天,橋面接近0℃時(shí),系統也會(huì )自動(dòng)報警,來(lái)通知管養單位撒融雪劑;夏天超過(guò)60℃,系統接收到的指令,則是灑水降溫。
此外,混凝土的橋面,常常會(huì )出現裂縫,有些裂縫只有在車(chē)子經(jīng)過(guò)時(shí)才張開(kāi),人工巡檢很難發(fā)現,而分布在橋身的傳統傳感器,只能捕捉周邊0.5米范圍內的裂縫。
后來(lái),在役長(cháng)大橋梁安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗室和東南大學(xué)合作,研發(fā)出分布式技術(shù),將傳感器捕捉范圍擴大至2米,目前這一技術(shù)已在蘇通大橋試用。
2008年,南京也是雪災災區,當時(shí)長(cháng)江三橋一側橋面,積壓了大量車(chē)輛,另一側則空空蕩蕩,這導致兩側橋面,高度差達到60公分,幸好物聯(lián)網(wǎng)系統及時(shí)報警并處理,才沒(méi)對橋體造成結構性傷害。
隨著(zhù)萬(wàn)物互聯(lián)和5G的深度推進(jìn),相信會(huì )有更多的高科技,來(lái)保護我們的生命安全。愿更多技術(shù)人興起,愿科技可以更多地溫暖人類(lèi)生活!