橋梁長期承受外部壓力，尤其是重型貨車碾壓，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的勞損不易被發(fā)現(xiàn)。這一研究項目就是要通過橋梁釋放應(yīng)力波的頻譜變化，實現(xiàn)對大橋安全性的可視化監(jiān)測。近期，香港科技大學(xué)某研究院開發(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)在承受外力時釋放出來的應(yīng)力波，并通過裝在橋上的無線網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送到后臺，形成波譜圖。監(jiān)測部門工作人員坐在電腦前就能夠看到大橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，有裂縫或嚴重損害出現(xiàn)，會第一時間在屏幕上顯示。

　　2014年9月，這套傳感器監(jiān)測系統(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個傳感器和6個網(wǎng)關(guān)。據(jù)悉，這些傳感器模塊可通過番禺大橋上的電源進行充電。

　　研發(fā)人員稱，這種傳感器能監(jiān)測到人工現(xiàn)場無法發(fā)現(xiàn)的裂縫，同時可將橋梁內(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，單單依靠水泥基復(fù)合材料壓電傳感器，還無法實現(xiàn)對橋梁應(yīng)力波的監(jiān)測。這套新型監(jiān)測系統(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，形成一個數(shù)據(jù)收集、轉(zhuǎn)化、傳輸?shù)南到y(tǒng)。傳感器由一個模塊和一個節(jié)點組成，模塊功能為收集應(yīng)力波，節(jié)點將力信號轉(zhuǎn)換成電學(xué)信號，然后通過網(wǎng)關(guān)將電學(xué)信號傳回終端。

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

　　技術(shù)人員表示，他們曾經(jīng)去找過港珠澳大橋項目部，希望能將傳感器安裝到正在施工的大橋中，但遭到拒絕。他們估計像港珠澳大橋這樣的大型工程，可能出于風險控制考慮，不太愿意第一個吃螃蟹。

　　當然，就一個科研成果從研發(fā)到應(yīng)用整個流程來說，這項技術(shù)尚處于中試階段，產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)出來了，探測傳感器、建網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)這兩部已經(jīng)完成，現(xiàn)在要進行建模和數(shù)據(jù)分析。

　　在番禺大橋上試驗快兩年時間，后臺已經(jīng)收集到非常多的數(shù)據(jù)，但并非所有數(shù)據(jù)都有價值，也需要對數(shù)據(jù)進行分析。研發(fā)人員相信，一旦建立了模型，這項技術(shù)就真的成為一項能夠?qū)Υ髽蜻M行健康監(jiān)測的診療技術(shù)。同時，這項技術(shù)同樣可以推廣應(yīng)用在其他建筑物上。