NEC等開發出地震建筑物損傷程度傳感檢測系統
日本的大林組、NEC及JUST(總部:神奈川縣橫濱市)三公司宣布,共同開發出了檢測地震后建筑物損傷程度的結構監測系統(Structural Health Monitoring System)。與原有的系統相比,具有導入成本低及設置容易的特點。系統發布的同時還在NEC的玉川60號館辦公大樓及JUST總部大廈內設置了該系統,開始實證實驗。

當地震導致建筑物發生損傷時,如果能夠確認損傷部位及損傷程度,便可縮短設施恢復所需要的時間。而結構監測系統就是其實現手段之一。該系統可利用設置在建筑物內的傳感器收集地震導致的大廈搖晃程度及變形等數據,在短時間內確認異常部位。據發布資料介紹,日本國土交通省在2008年度開始的三年計劃的研究項目,就著眼于結構監測系統技術,以便提高住宅(主要指鋼筋混凝土結構的住宅)的維護管理水平。
整合三公司的技術
但是,原有的結構監測系統存在一些缺點。如需要使用高靈敏度傳感器,為了在系統內全部以有線方式連接,需要進行規模龐大的鋪設工程,以及需要使用對大量信息進行分析的昂貴軟件。因此導入成本的負擔較重,而且還需要保持穩定功率,運行成本的負擔也很大,用戶多會對設置猶豫不決。
此次的結構監測系統結合了大林組的損傷檢測及分析技術、NEC的無線通信及信息收集應用構筑技術以及JUST的傳感器技術共同開發而成。應用對象是以鋼筋混凝土結構的建筑物。由于開發了低價傳感器,網絡采用無線設計,無需鋪設有線的通信線路,因此導入成本降到了原來的十分之一以下。
檢測混凝土斷裂的聲音
此次的系統主要有以下三個特點。第一個特點是能夠在地震后迅速確認建筑特的損傷程度。檢測混凝土斷裂時發出的聲音,并結合建筑物搖晃的周期及大小進行評測來斷定損傷程度。收集并分析來自建筑內設置的多個傳感器的信息,結果以“危險”、“注意”及“安全”三個級別表示。能夠在短時間內以易懂的方式告知建筑物的損傷程度。而且據稱在建筑物搖晃較小的地震時也有效。
第二個特點是因采用無線網絡而設置容易。可相應于建筑的規模設置數十個尺寸6cm×10cm,厚度1.5cm的小型傳感器。與這些傳感器之間的數據交換采用了處理少量數據量的無線通信“ZigBee”。因設置簡單,還可輕松安裝到已建好的建筑上。此外,傳感器的耗電量也很少,可用電池驅動。
第三個特點是價格低。開發的傳感器擴容利用內置的運算裝置(CPU)來處理數據。與原來的處理相比,能夠以簡單的運算來斷[FS:PAGE]定損傷程度。發送數據時可使用低價的無線模塊。另外,設置時所需要的工程費用比原來的有線系統大幅降低,因此整個系統的構筑成本可降至原來的十分之一以下。
今后三公司將通過實證實驗來收集數據,確認此次系統的效果及有效性,并為提供商用而進一步擴充功能并強化性能。預定2011年9月開始向市場供應。據稱,不僅是普通建筑物,而且還將向學校及醫院等重點防災設施,橋梁、道路、基礎設施、核能設施及重要構造物等提出采用建議。
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