Khi cơ sở hạ tầng đô thị tiến triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng dân số và sự phục hồi khí hậu, sự kết hợp của công nghệ thông minh vào thiết kế cầu nối không còn tùy chọn nữa. Cầu có thể ở lại, được tổ chức để làm ăn tốt và hiệu quả cấu trúc, hiện đang ở vị trí dẫn đầu của sự chuyển đổi này. Bằng cách kết hợp một mạng lưới cảm biến trực tiếp vào dây cáp, boong và tháp, các kỹ sư có thể theo dõi sức khỏe cấu trúc trong thời gian thực, dự đoán thất bại trước khi xảy ra, và mở rộng sự phục vụ của những tài sản thiết yếu này.

Sự tiến hóa của các Cầu nối ở lại: Từ động tác chuyển sang thông minh

Các thiết kế đầu tiên dựa trên các cuộc kiểm tra trực quan và các máy đo cơ bản để đánh giá tình trạng. Tuy nhiên, khi các nhóm công cụ giao thông tăng cao, các hạn chế của việc giám sát bằng tay trở nên rõ ràng - các khuyết điểm nghiêm trọng có thể không thể bị phát hiện trong nhiều tháng.

Công nghệ cảm biến nhúng lõi

Những cây cầu thông minh được gắn vào dây cáp, dùng một lớp cảm biến, mỗi mục tiêu cụ thể. Những dụng cụ này được gắn trong quá trình xây dựng hoặc được cải tạo lên các cấu trúc hiện có, thường được kết hợp với dây cáp, bộ phận đóng và các cột bên trong tháp.

Name

Thiết bị đo độ bền dùng để cáp, dây thép và các phần bê tông để đo độ lệch dưới tải. Bằng cách theo dõi các tàu vi mô, các kỹ sư có thể suy ra sự thay đổi trong việc giữ vững cáp - dành cho việc phát hiện cáp chậm lại hoặc quá trình cảm biến dây. Các bộ phận cảm biến sợi dây thần kinh, để cung cấp độ chính xác cao hơn và miễn dịch cho sự can thiệp điện từ, ngày càng được ưu tiên để giám sát lâu. Dữ liệu từ các mô hình này có thể trực tiếp vào mô hình cấu hình hữu hạn, cho phép sự so sánh thời gian thực sự giữa hành vi và các dự đoán thiết kế.

Đo

Trong các dây cáp, dao động dây cáp có thể gây ra sự mệt mỏi trong khi máy thả neo, trong khi gia tốc trên boong ảnh hưởng đến việc đi lại. Các máy gia tốc gia tốc được đặt giữa các kênh truyền thông và tại các điểm cáp đã cho phép phân tích thay đổi chiều dài của các tần số tự nhiên và tỷ lệ ẩm thấp thay đổi cấu trúc như là sự giảm thiểu. [FL: 0] Bộ điều hành cánh (FT: 0] [FT: 0] Bộ máy gia tốc) [FT: FT1] [FL1] đã xuất bản trên các chỉ thị về sự tăng tốc độ cao để kiểm soát sức khỏe.

Nhiệt độ và cảm biến môi trường

Hiệu ứng nhiệt -- đặc tính nhiệt độ, co thắt, và nhiệt độ vi phân có thể tạo ra những áp lực đáng kể trong các cầu cáp ở đó. Thiết bị dò nhiệt độ và máy dò nhiệt độ kháng nhiệt được đặt trong khoang và cáp, trong khi trạm thời tiết trên nhiệt độ bầu trời, bức xạ mặt trời và tốc độ gió. Các cảm biến nhiệt độ thường sử dụng quang phổ điện hóa, phát hiện ra chất gây tê trong bê tông hoặc hình thành các vành đai thép. Những bộ cảm biến này rất thiết yếu cho các cầu nối trong môi trường bờ biển hoặc hạ muối.

Bộ phân cách và bộ phận nhạy

Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và tổng số trạm robot đo độ dời của boong tàu và tháp. Các bộ phận phát hiện các động tác này tạo ra hình ảnh toàn bộ động cơ thể của cấu trúc.

Sự giao tiếp và thu hoạch quyền lực vô tuyến

Dữ liệu từ hàng trăm bộ nhạy phải được tổng hợp và truyền tải đáng tin cậy. Cầu hiện đại dùng mạng lưới nút không dây (v. d., LoRaWAN hay ZagBee) để chuyển dữ liệu sang máy phục vụ trung tâm, giảm chi phí điện tử và cho phép chuyển đổi bộ cảm biến dễ dàng. Đối với các vị trí từ xa hay cao độ cao, năng lượng phân phối các mô- đun- đun- amy, máy phát điện nhiệt, hoặc thậm chí máy thu năng lượng ngay cả bộ phận cảm biến hoạt động không thay thế bộ ắc quy. [FT:] Trong cơ sở kinh doanh tự động & Nhà [F: bật]

Phân tích ngữ pháp và phân tích dữ liệu

Thu thập dữ liệu cảm biến thô chỉ là bước đầu tiên; giá trị thật nằm trong phân tích của nó. Nút điện toán trên cầu thực hiện việc lọc dữ liệu ban đầu và phát hiện bất thường, chỉ truyền những thông tin có thể hành động để che mờ nền tảng dựa trên các dữ liệu dựa trên bộ cảm biến.

Các ứng dụng và nghiên cứu trường hợp trên thế giới

Cầu Stonecuters, Hồng Kông

Một trong những cây cầu được trang bị nhiều dây cáp được trang bị nhất thế giới, cầu Stonecuters Bridge (một khoảng thời gian chính 1018 máy phát hiện) được trang bị hơn 1500 bộ cảm biến, kể cả sợi sợi quang, máy đo gia tốc và các tế bào ăn mòn. Dữ liệu được lưu chuyển trong thời gian thực đến trung tâm điều khiển, nơi các thuật toán phát hiện các biến động như dây khóa hay dây dẫn hoặc mang. Hệ thống đã ngăn chặn sự đóng cửa không có dự tính và khoảng cách kiểm tra dài của 40%.

Cầu Rion Antirion, Hy Lạp

Việc khu vực vịnh Cô - rinh - tô trong vùng hoạt động địa chấn, cấu trúc đa phương tiện này dùng máy gia tốc và GPS để theo dõi phản ứng năng động của nó.

Lợi thế mạng cảm biến nhúng

  • Sự an toàn thực sự là báo động thời gian khi động đất xảy ra hoặc gió mạnh cho phép hạn chế giao thông tức thời.
  • Chi phí bảo trì đã được đề ra: [FLT: 1] Thay thế cho thời gian biểu cứng nhắc. Các cơ quan chỉ sửa chữa những gì cần sửa chữa, cắt giảm tiền phí hàng năm trước 25–30% theo nghiên cứu . Bộ phận vận chuyển .
  • Sự giám sát liên tục cho phép sự can thiệp vào mục tiêu như là nối dây cáp hoặc bộ điều khiển để tăng cường sức khỏe. Điều này có thể làm cho đời sống dịch vụ của cây cầu thêm nhiều thập kỷ.
  • Quyết định kiểu Data Druiven: Ưu tiên đầu tư vào các nguồn đầu tư vào các nguồn gốc dựa trên dữ liệu khách quan thay vì đánh giá thị giác chủ quan, cải tiến việc định vị ngân sách.
  • Bộ Theo dõi cảm biến: bộ cảm biến cũng theo dõi tiếng ồn, chất lượng không khí và sự rung động trên cộng đồng gần đó, hỗ trợ kế hoạch đô thị và tuân theo các quy định môi trường.

Những thử thách và sự suy xét

Mặc dù họ hứa hẹn, cáp thông minh có thể đứng trên những cây cầu thật sự. chi phí ) cho bộ cảm biến đầy đủ có thể đại diện cho 1–3% chi phí cầu tổng chi phí cầu - một dòng đáng kể cho dự án tài trợ công khai. [FLTT:2] Bộ quản lý dữ liệu [FLT:] yêu cầu sự liên lạc với dây chuyền cao và sự bảo mật thiết thiết thiết thiết thiết thiết thiết thiết thiết lập dữ liệu thiết bị phát triển. [FT4] [FT: 5] Mặc dù công nghệ ở những địa điểm xa vẫn còn đang cải thiện [FLTTTT: 6]. Cuối cùng, các cơ quan máy cảm biến điện tử cần thiết bị bảo trì: [V] cần thiết bị bảo trì sự sống và các thiết kế mới [t].

Con đường phía trước: Toàn bộ hệ thống thông minh

Tương lai của các cầu cáp trú ngụ trong nhiều công nghệ. Thân chất tự chữa lành [FLT: 0], như bê tông với các vi khuẩn có dấu vết bị nứt có dấu vết, sẽ hoạt động trong việc đóng các thiết bị cảm biến để đóng các vòng ảnh hư hại tự động. Thông minh nhân tạo sẽ di chuyển từ phát hiện bất thường đến [FLT: 0] bảo trì [FLT: 1], dự đoán lỗi thời nhiều tháng trước. Việc sử dụng mạng lưới IoT rộng sẽ cho phép kết nối với hệ thống quản lý giao thông, chuyển động lại các phương tiện trong lúc khẩn cấp cao. Khi dân số thành thị tăng, các cấu trúc thông minh này sẽ trở nên bền vững, các mạng vận chuyển bền vững.

Về việc quản lý cầu tự động

Trong thập kỷ tới, chúng ta có thể mong đợi các thay đổi điều chỉnh mà ủy nhiệm cho các cảm biến nhúng trên tất cả các cầu chính mới. các tiêu chuẩn như Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) đang soạn thảo các hướng dẫn để kiểm tra các định dạng dữ liệu về sức khỏe cấu trúc. sự hội tụ của 5G, máy tính cạnh và các cảm biến năng lượng thấp sẽ làm cho khả năng quản lý cầu tự động kinh tế. các cầu có thể ở lại, với hệ thống cáp tinh vi và tầm nhìn công cộng cao, sẽ dẫn đầu sự chuyển đổi này - cho rằng cây cầu an toàn nhất là một trong những bài giảng.

Kết luận

Những cây cầu thông minh với những cảm biến gắn kết với nhau không phải là một khái niệm tương lai - họ đang được xây dựng và cải tiến ngày nay bằng cách chuyển thép và bê tông thành tài sản tạo dữ liệu, chúng ta có thể đạt được mức độ an toàn, hiệu quả và tuổi thọ chưa từng thấy. những thách thức về chi phí và phức tạp là thực tế nhưng có thể vượt trội, và những lợi ích trong cuộc sống được tiết kiệm, tiết kiệm tiền và tăng cường sức bật lên. khi các thành phố đầu tư vào thế hệ sau của những cây cầu, trí thông minh thực hiện được trở thành tiêu chuẩn, đảm bảo rằng những cấu trúc đẹp đẽ này tiếp tục kết nối với nhau cho các thế hệ tiếp theo.