橋梁長(zhǎng)期承受外部壓力，尤其是重型貨車(chē)碾壓，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的勞損不易被發(fā)現(xiàn)。這一研究項(xiàng)目就是要通過(guò)橋梁釋放應(yīng)力波的頻譜變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)大橋安全性的可視化監(jiān)測(cè)。近期，香港科技大學(xué)某研究院開(kāi)發(fā)了一種名為新型水泥基復(fù)合材料壓電傳感器的模塊。

　　據(jù)介紹，這種傳感器就像聽(tīng)診器一樣，能夠收集橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在承受外力時(shí)釋放出來(lái)的應(yīng)力波，并通過(guò)裝在橋上的無(wú)線網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)，形成波譜圖。監(jiān)測(cè)部門(mén)工作人員坐在電腦前就能夠看到大橋的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，有裂縫或嚴(yán)重?fù)p害出現(xiàn)，會(huì)第一時(shí)間在屏幕上顯示。

　　2014年9月，這套傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被安裝到番禺大橋上。由于大橋已經(jīng)建成并使用十余年，傳感器無(wú)法埋到混凝土結(jié)構(gòu)中，只能附在橋梁上。工作人員一共安裝了24個(gè)傳感器和6個(gè)網(wǎng)關(guān)。據(jù)悉，這些傳感器模塊可通過(guò)番禺大橋上的電源進(jìn)行充電。

　　研發(fā)人員稱(chēng)，這種傳感器能監(jiān)測(cè)到人工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法發(fā)現(xiàn)的裂縫，同時(shí)可將橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，實(shí)現(xiàn)可視化。

　　由于番禺大橋已經(jīng)建成并使用十余年，傳感器無(wú)法埋到混凝土結(jié)構(gòu)中，只能附在橋梁上。資料圖

　　相關(guān)技術(shù)人員稱(chēng)，單單依靠水泥基復(fù)合材料壓電傳感器，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁應(yīng)力波的監(jiān)測(cè)。這套新型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將新型水泥基復(fù)合材料壓電傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，形成一個(gè)數(shù)據(jù)收集、轉(zhuǎn)化、傳輸?shù)南到y(tǒng)。傳感器由一個(gè)模塊和一個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，模塊功能為收集應(yīng)力波，節(jié)點(diǎn)將力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電學(xué)信號(hào)，然后通過(guò)網(wǎng)關(guān)將電學(xué)信號(hào)傳回終端。

　　據(jù)介紹，這種傳感器測(cè)不到橋梁承受多大的壓力，但如果壓力對(duì)橋梁造成損害，哪怕是細(xì)微的裂縫，人眼發(fā)現(xiàn)不了，傳感器也能通過(guò)應(yīng)力波波頻反映出來(lái)。

　　技術(shù)人員表示，他們?cè)?jīng)去找過(guò)港珠澳大橋項(xiàng)目部，希望能將傳感器安裝到正在施工的大橋中，但遭到拒絕。他們估計(jì)像港珠澳大橋這樣的大型工程，可能出于風(fēng)險(xiǎn)控制考慮，不太愿意第一個(gè)吃螃蟹。

　　當(dāng)然，就一個(gè)科研成果從研發(fā)到應(yīng)用整個(gè)流程來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)尚處于中試階段，產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)出來(lái)了，探測(cè)傳感器、建網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)這兩部已經(jīng)完成，現(xiàn)在要進(jìn)行建模和數(shù)據(jù)分析。

　　在番禺大橋上試驗(yàn)快兩年時(shí)間，后臺(tái)已經(jīng)收集到非常多的數(shù)據(jù)，但并非所有數(shù)據(jù)都有價(jià)值，也需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。研發(fā)人員相信，一旦建立了模型，這項(xiàng)技術(shù)就真的成為一項(xiàng)能夠?qū)Υ髽蜻M(jìn)行健康監(jiān)測(cè)的診療技術(shù)。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)同樣可以推廣應(yīng)用在其他建筑物上。