【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】10月10日，一項專門解決城市地下基礎(chǔ)設(shè)施運行安全問題的國家重點研發(fā)項目在武漢啟動。該項目計劃引入光纖傳感器，以實現(xiàn)對地鐵區(qū)間隧道等城市地下基礎(chǔ)設(shè)施進行綜合監(jiān)測、提前預警的目的。
該項目將在城市地下基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測領(lǐng)域進行重點攻關(guān)，資料圖
據(jù)了解，該項目名為《城市地下基礎(chǔ)設(shè)施運行綜合監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》，由中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司牽頭，聯(lián)合華中科技大學、武漢大學等14家單位實現(xiàn)產(chǎn)學研用聯(lián)合攻關(guān)與示范應用。
城市地下基礎(chǔ)設(shè)施包括地鐵隧道區(qū)間、地下綜合體、地下綜合管廊等。這些設(shè)施都存在發(fā)生水災、火災、地下結(jié)構(gòu)體變形、滲漏水、開裂等災害風險。例如，運行中的地鐵突受異物撞擊，地下管廊遭遇水漫金山的情況等。如何預防這些可能發(fā)生的地下災難呢？
據(jù)鐵四院設(shè)備處總工程師邱紹峰介紹，目前，國內(nèi)的監(jiān)測手段主要是利用傳感器技術(shù)對各個領(lǐng)域單獨監(jiān)測，例如，水災，火災等都是分開監(jiān)測，且以事后處置為主，難以實現(xiàn)城市安全、綜合管理。
城市地鐵隧道，資料圖
比如，傳統(tǒng)地鐵安全監(jiān)測方式包括全站儀、水準儀、電類點式傳感器以及人工巡檢等方式，人為干擾因素較大。因此，傳統(tǒng)安全監(jiān)測方法已無法有效滿足地鐵安全監(jiān)測的需求，同時地鐵工況條件復雜，急需一種穩(wěn)定性好、可靠性高、實時性強、抗電磁干擾的監(jiān)測方法。
邱紹峰說，該項目擬構(gòu)建一個全新的城市地下基礎(chǔ)設(shè)施綜合監(jiān)測體系，一旦地下基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)異常，可及時預警、實時監(jiān)測并提供科學決策。這就相當于給地下基礎(chǔ)設(shè)施附上了一層靈敏的神經(jīng)感知系統(tǒng)，沒有生命的基礎(chǔ)設(shè)施也可以有感知、傳輸信息，從而提供智慧的綜合決策。
為此，該項目擬引入光纖傳感器，以實現(xiàn)24小時不間斷的監(jiān)測，感知到人眼看不到的微小變化，提前預警。以地鐵區(qū)間隧道為例，將光纖傳感器布置在隧道內(nèi)，隧道發(fā)生的形變、沉降等細微變化都會被監(jiān)測到。另按目標計劃，3年后，系列成果將在深圳、武漢、南京等大都市示范并應用。
光纖傳感器技術(shù)及應用簡介
光纖傳感技術(shù)是一種新型傳感器技術(shù)，作為近年來勢頭正猛的科技新貴，光纖傳感器可通過光的反射、折射和吸收效應，光學多普勒效應、聲光、電光、磁光和彈光效應等，使光波的振幅、相位、偏振態(tài)和波長等參量直接或間接地發(fā)生變化，因而可將光纖作為敏感元件來探測各種物理量。
隧洞沉降監(jiān)測應用中的光纖傳感器，資料圖
目前，憑借極高的靈敏度和精度、抗電磁干擾、高絕緣強度、耐腐蝕、能與數(shù)字通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點，光纖傳感器已被廣泛應用于電網(wǎng)系統(tǒng)、道路監(jiān)控、軌道交通、食品安全等領(lǐng)域。
在道路安全領(lǐng)域，把光纖傳感系統(tǒng)埋入水泥結(jié)構(gòu)形成能夠感知應力和斷裂損傷的能力，例如，利用張力傳感器可監(jiān)測隧道易發(fā)生塌方的局部的變形情況，這些信息可與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實現(xiàn)對這些基礎(chǔ)設(shè)施的長期穩(wěn)定的實時監(jiān)測，減少事故的發(fā)生。
此外，在軌道交通領(lǐng)域，光纖傳感器也可用于收集列車的運行狀態(tài)信息、高速綜合檢測列車、鋼軌探傷、軌道狀態(tài)遠程監(jiān)測、室內(nèi)外環(huán)境綜合傳感等應用。
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