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媒体专访丨我院物联网研发部为大桥建「心电图」,为桥梁「把脉诊断」!

Writer:研究院 Source: DATE:2016-06-30 View:369Count

编者按:本月初,南沙新区报记者可视化无线传感网等技术对我院物联网研发部总监高民博士进行了专访。目前,我院全国首创的可视化无线传感网已成功运用于番禺大桥。具体是什么情况?让我们一起跟随记者去现场看看!

 

霍英东研究院深耕物联网技术丨全国首创可视化无线传感网成功运用于番禺大桥

记者近日从香港科技大学霍英东研究院了解到,该院的物联网研发部从2009年开始钻研各项尖端的物联网技术,目前在基于传感器的轨迹追踪、手势识别、可视化无线传感网、时空大数据存储与分析处理、室内位置感知与服务等领域取得国内领先的研究成果。

图丨番禺大桥12号桥

2014年开始,霍英东研究院物联网研发部在桥身上装了6个网关、共24个应力波传感器,他们为番禺大桥建“心电图”,为桥梁“把脉诊断”。这些传感器就像桥梁的五官一样,可以直接感知风雨、车辆从身上走过的力度,通过控制器这个“大脑”报警,哪一部分感觉不适,要看医生了;哪个时间段大型货车压力太大,需要监管保护。从而,管理人员可以多一个手段了解大桥的动态状况。


应力波图成桥梁心电图

在番禺大桥的桥墩下,每隔10米就有一个长方形的应力波传感器。这些不起眼的应力波传感器,能够灵敏地监测到不同数据的微小变化。小到拿着一个锤子对地面进行敲击,大到一辆货车通过桥墩时对其产生的碾压,都可以全部探测出来。“就像医生为病人测心电图,通过单点的应力波采集,结合不同状况多点数据的模型,就可以推断桥梁的健康情况。

 


图丨霍英东研究院研究人员在捶打安装了传感器的水泥墙,传感器会记录水泥墙内的振动情况从而监控水泥墙的应力状态。目前这套系统已经在番禺大桥上应用(李夏同摄)。

 

据香港科技大学物联网研发部总监高民博士介绍,反复的超重车辆荷载冲击,是加速桥梁钢筋混凝土桥面板疲劳破坏的重要原因。应力波是通过看到桥梁架构本身对于作用力的反应,尤其是对微小裂纹的探测,是更加精细化和预知性的判断依据。“目前普遍采用以下两种方法:桥梁动态变形和可视化研究。前者仅用于已经遭到严重损坏且震动模式已经改变的桥梁,后者成本低且更容易进行。在一个结构的可视化研究中,每隔一定的时间测量表面裂纹的密度和裂缝的总长度,健康状况是基于观测结果进行分级。然而,在内部传播的裂纹只有发展到一定的阶段才能从外部观察到。此外,可视化研究不能应用到已覆盖有增强材料如钢板及纤维增强层压板的桥面。为了能够建立战略保养计划,以最小的成本延长结构的服务寿命,就非常需要一种可以检测材料早期恶化的创新、合理、高效的无损检测技术,也就是利用应力波传播原理的无损检测技术”。装上应力波传感器后,对于突发事件的影响还可以实现即刻追溯。

 

图丨现场部署图

 

图丨部署效果图

 

故障无需逐个排查

高民告诉记者,物联网技术用于桥梁压载检测和管理在国际上也不是新鲜事,但是,该团队在可视化物联网传感网上的应用却独具匠心。番禺大桥上的24个传感器是“单跳”模式,就是说每个传感器的数据传输之间是点对点相连,由此形成了一个以蜂巢网络状的物联网传感网。之所以采取“单跳”而不是“多跳”,这也是由于传感器本身的能耗限制所决定,但这也为故障的判断埋下了较大的隐患。

 

“如果是一个传感器出了问题,那么数据传输的终端就无法接受任何数据。这时,传统做法只能回到现场,逐个对传感器进行实地拆除和排查,十分耗费人力和时间”。记者在现场看到,一个电子屏幕上,每个正常传感器传送出来的数据变成了可视的直线,这些直线连成了一个树状网络,清晰地展现在屏幕上。当关停了一个传感器后,就能在屏幕上清楚地看到,这个点的传输连线消失。“如果是由于外力因素导致这个传感器脱落,那我们根据这个网状图,就能确认目标,工作人员可以直接达到那个传感器所在的位置进行替换,不会影响其他传感器的正常工作”高民表示。

 

据悉,上海交大、东南大学、新加坡国立大学、南洋理工等纷纷到南沙下了“订单”,霍英东研究院的这一项技术已经广泛应用在国内外顶尖学府的物联网研究中,尤其在森林、海洋等不能轻易到达实地的传感网监测点,“可视化无线传感网”技术让这些科研人员们放心地依赖物联网。

 

图丨现场部署图

 

图丨部署效果图

 

记者丨罗瑞娴 

图片丨霍英东研究院物联网研发部

新闻来源丨e南沙

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