基于光纤传感的大型结构群智能监测装备研发及应用示范
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完成单位:中国船舶集团有限公司第七一五研究所、宁波市交通建设工程试验检测中心有限公司、宁波交投公路营运管理有限公司
登记编号:ZSXC-2023-JT-1-047
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
冯亚非、朱建朝、王维国、李东明、杨樟成、郑小颖、谢玲儿、顾俊钢、吴国军、桑卫兵、张守龙、伍绍一
我国在经济腾飞、基础建设发展迅猛的同时,公路和铁路中桥梁隧道所承担的交通压力也日益增大,桥隧结构的安全性和耐久性问题也逐渐显现出来,为保障桥隧正常安全运营,交通运输部在《“十三五”公路养护管理发展纲要》中明确指出,要“强化桥梁隧道养护责任落实和运行监管,建立长大桥结构的健康监测系统,加强长大桥隧健康监测和动态运行监管”。
传统结构健康监测方法基本采用电学传感器,属于单点检测或人工检测法,在信息的采集上有相当的局限性,因为其收集的信息在时间、空间上是不连续的,不能实现自动化、智能化、网络化应用推广,也无法实现分布式实时监测,很容易会造成险情或重要的先兆信息漏检。光纤传感技术发展始于20世纪70年代,因为光纤本征信号为光、体型小、传输损耗小、容易多路复用形成阵列等优点,能够实现长距离、大范围的传感,具有灵敏度高、抗电磁干扰、隐蔽性好、定位精度高等优势,受到很多领域专家的关注。项目组针对现有桥梁隧道等结构健康监测应变测量领域存在的测点受限、定位困难、一致性差、故障排查和维修困难等问题,采用分布式光纤与光纤光栅传感技术,将新型传感光缆布设于桥梁隧道结构上,从而获得桥梁整体结构的应变、挠度、裂缝等信息。同时构建智能化的结构健康监测平台,将桥隧结构进行集群化管理,采用AI识别算法建模分析技术和大数据分析技术搭建起了人工智能分析管理模块,对设备日常管理数据、设备运行参数等进行人工智能分析,提高设备管理及保全决策客观性和针对性,实现智能化大型结构群信息管理规范化、巡查养护流程化、技术评估自动化、结构感知实时化、在线预警及时性、结构评估有效性、养护决策智能化等。
所述成果已通过国防科学技术成果鉴定(登记号:2018CBZ300),达到国际先进水平。当前,成套技术装备已在多个桥隧结构示范应用推广,已取得了多项专利成果、发表多篇论文,实际应用效果良好,并获得业内一致认可。同时,本项目组基于现有成果,通过实际工程应用,延伸开展多项科研项目,旨在进一步完善技术装备、系统平台、管养措施等。通过光纤传感智能化的物联网技术在桥梁隧道安全管理中的应用,对提升管理养护单位的管理水平和安全保障能力,确保桥梁的运营安全和长久耐用提供了可靠的技术支撑。借此评价桥梁、隧道结构安全状况并进行预警报警处理以确保运营安全,具有极大的经济价值和社会意义。