日本開發(fā)一種監(jiān)測系統(tǒng) 通過MEMS傳感器和無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)測

據(jù)麥姆斯咨詢報道，日本大成建設(shè)集團(tuán)近日宣布，與橫河電機(jī)、長野日本無線株式會社、東京大學(xué)合作開發(fā)了一款建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)。通過新開發(fā)的高精度MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器，并結(jié)合920MHz頻段的無線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)長期的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性監(jiān)測。

本次開發(fā)的建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)（來源：日本大成建設(shè)集團(tuán)）

雖然橋梁和建筑物等社會基礎(chǔ)設(shè)施的老化成為日本政府關(guān)注的重要問題之一，但是在工業(yè)、學(xué)術(shù)界和政府的合作下，維護(hù)這些基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)所需的人力資源和技術(shù)研發(fā)正在迅速推行中。本次開發(fā)的系統(tǒng)是作為NEDO（日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)）委托項目（基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)和更新等社會任務(wù)系統(tǒng)研發(fā)項目）的一部分而開發(fā)的。橫河電機(jī)是高精度MEMS傳感器供應(yīng)商，長野日本無線株式會社是在920MHz頻段的無線通信技術(shù)提供商，日本大成建設(shè)集團(tuán)和東京大學(xué)負(fù)責(zé)建筑物結(jié)構(gòu)健全性評估。

該建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)中采用了新開發(fā)MEMS傳感器：振動傳感器分辨率為1mgal（注：1gal=1cm/s^2），應(yīng)變傳感器分辨率為1nm，具有比傳統(tǒng)傳感器維護(hù)周期長的特點(diǎn)，因此能夠長期精確地測量在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的微小變形和振動。

從MEMS傳感器獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)是在920MHz頻帶（幾乎不受建筑物內(nèi)墻壁和天花板等結(jié)構(gòu)影響）傳輸。 傳感器數(shù)據(jù)匯集到安裝在每層樓的接收設(shè)備中，并傳送至診斷電腦（PC），從而可以減少建筑物結(jié)構(gòu)的布線工作。 而且，為了在不能使用電力的地方進(jìn)行安裝監(jiān)測系統(tǒng)，目前正在開發(fā)獨(dú)立的電源裝置。

在診斷電腦（PC）中，運(yùn)行著建筑物結(jié)構(gòu)健全性評估系統(tǒng)“T-iAlert Structure”。它根據(jù)由MEMS傳感器獲取的測量數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)的固有頻率、扭曲和傾斜角，并長期監(jiān)測結(jié)構(gòu)隨時間的變化情況。當(dāng)發(fā)生3級以上的地震時，根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)中發(fā)生的振動情況來進(jìn)行一次健全性診斷。當(dāng)診斷到異常情況時，可以進(jìn)行二次損傷部位診斷。

2018年，日本大成建設(shè)集團(tuán)將積累對現(xiàn)有的建筑物、土木工程結(jié)構(gòu)等實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，同時從該系統(tǒng)的分析結(jié)果提出建筑物BCP（業(yè)務(wù)連續(xù)性計劃）對策。從2019年4月起，日本大成建設(shè)集團(tuán)希望全面實(shí)施該系統(tǒng)的部署工作。