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西交利物浦大學(xué)與劍橋大學(xué)學(xué)者合作研究開創(chuàng)隧道檢測新方法

更新時間：2021-04-10 17:51

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　　西交利物浦大學(xué)土木工程系講師Hyungjoon Seo博士與劍橋大學(xué)的學(xué)者們合作開展了一項創(chuàng)新隧道掃描項目。該項目致力于為基礎(chǔ)設(shè)施建立智能監(jiān)控系統(tǒng)，以替代傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)。
　　Seo博士（下圖）解釋說：“智能監(jiān)控系統(tǒng)是可以永久使用的，它能覆蓋很大的區(qū)域，獲取大量信息，而且它具備遠(yuǎn)程控制功能和自動報警系統(tǒng)?！庇蒖obert Mayer教授創(chuàng)立的劍橋大學(xué)智能基礎(chǔ)設(shè)施和建造中心（CSIC）已經(jīng)開發(fā)出探測結(jié)構(gòu)內(nèi)部運(yùn)動的智能監(jiān)控系統(tǒng)。
　　從2015年開始，Seo博士就投身于一個北威爾士隧道的研究項目，該隧道從二十世紀(jì)80年代末開始建造，于二十世紀(jì)90年代初完工。
　　Seo博士說：“隧道里原來的監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)被破壞了，但在被破壞之前該監(jiān)控系統(tǒng)就存在很嚴(yán)重的缺陷，它只能監(jiān)測到某些特定部位的變化?！?/SPAN>
　　對于這個問題，他和同事們正在探索一個可能的解決方法，即使用激光掃描儀監(jiān)測物體在三個維度上的形狀。雖然激光掃描儀不是最精確的傳感器，但它的優(yōu)點(diǎn)在于它能覆蓋很大的區(qū)域。隨后，Seo博士與劍橋大學(xué)技術(shù)專家PeterKnott合作，將激光掃描儀運(yùn)用到北威爾士隧道的項目中。
　　Seo博士說：“三年里，我們每個夏天和冬天都對隧道入口和擋土墻進(jìn)行掃描，以監(jiān)測因季節(jié)變化產(chǎn)生的隧道塊之間的運(yùn)動。我們使用掃描得出的數(shù)據(jù)用來制作‘點(diǎn)云’，通過比較夏天和冬天的‘點(diǎn)云’來檢測用來制造隧道的隧道塊中的傾斜部分。這是一個非常新的方法。”
　　另一個智能監(jiān)控系統(tǒng)的例子是光纖傳感器。當(dāng)建造新隧道時，光纖傳感器能在隧道內(nèi)層沿著加固的鋼筋安裝。這種傳感器的好處是它能沿著隧道的長度進(jìn)行測量，而且它的持久性和可靠性可以使它不受到環(huán)境條件的影響。
　　“分析光纖傳感器中的數(shù)據(jù)非常復(fù)雜，不過我們已經(jīng)開發(fā)了一些計算機(jī)程序來處理這些數(shù)據(jù)，”Seo博士說道。
　　另一種類型的傳感器是無線傳感器，它可以隨著時間的推移來監(jiān)測運(yùn)動。無線傳感器能安裝在混凝土面板上收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會發(fā)送給一個網(wǎng)關(guān)或者指定的地方，隨后這些數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)人員分析。
　　Seo博士說；“未來我們計劃在北威爾士隧道里安裝一個能收集詳細(xì)數(shù)據(jù)的無線傳感器，這樣我們就能遠(yuǎn)程獲得數(shù)據(jù)，而不需要人在隧道里進(jìn)行收集?！?/SPAN>
　　他還解釋說智能監(jiān)控系統(tǒng)最終將能夠在隧道內(nèi)監(jiān)測變化，它將能用黃色、紅色和紫色標(biāo)記出不同的狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)巨大的變化時警報器會響起。
　　除了北威爾士隧道項目，Seo博士目前還與其他幾位劍橋大學(xué)智能基礎(chǔ)設(shè)施和建造中心的成員進(jìn)行合作，并會見了該中心主任Jennifer Schooling（下圖左）。

　　目前在加州大學(xué)伯克利分校任職的Kenichi Soga教授（下圖右）是該研究小組的技術(shù)指導(dǎo)。他正在為加州大學(xué)伯克利分校建立一個類似于劍橋大學(xué)智能基礎(chǔ)設(shè)施和建造中心的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控中心，并且計劃邀請Seo博士前去指導(dǎo)他的博士生做試點(diǎn)項目研究。

　　Seo博士還與他在劍橋大學(xué)的合作伙伴，來自巴斯大學(xué)的Loizos Pelecanos博士進(jìn)行了會面。兩位博士根據(jù)從北威爾士隧道收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)運(yùn)動的數(shù)值模擬，并且已于今年發(fā)表了兩篇學(xué)術(shù)論文。
　　“我也訪問過鄧迪大學(xué)，并在那里使用了他們的離心測試機(jī)來模擬隧道結(jié)構(gòu)承受的高壓力。我打算以后再去一次，并帶上一個博士生做進(jìn)一步的測試，”Seo博士說道。

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