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MEMS传感器和无线技术结合 实现建筑物结构监测

导读: 据麦姆斯咨询报道,日本大成建设集团近日宣布,与横河电机、长野日本无线株式会社、东京大学合作开发了一款建筑物结构监测系统。通过新开发的高精度MEMS(微机电系统)传感器,并结合920MHz频段的无线技术,可以实现长期的结构稳定性监测。

据麦姆斯咨询报道,日本大成建设集团近日宣布,与横河电机、长野日本无线株式会社、东京大学合作开发了一款建筑物结构监测系统。通过新开发的高精度MEMS(微机电系统)传感器,并结合920MHz频段的无线技术,可以实现长期的结构稳定性监测。

MEMS传感器和无线技术结合 实现建筑物结构监测

本次开发的建筑物结构监测系统(来源:日本大成建设集团)

虽然桥梁和建筑物等社会基础设施的老化成为日本政府关注的重要问题之一,但是在工业、学术界和政府的合作下,维护这些基础设施结构所需的人力资源和技术研发正在迅速推行中。本次开发的系统是作为NEDO(日本新能源产业技术综合开发机构)委托项目(基础设施维护和更新等社会任务系统研发项目)的一部分而开发的。横河电机是高精度MEMS传感器供应商,长野日本无线株式会社是在920MHz频段的无线通信技术提供商,日本大成建设集团和东京大学负责建筑物结构健全性评估。

该建筑物结构监测系统中采用了新开发MEMS传感器:振动传感器分辨率为1mgal(注:1gal=1cm/s^2),应变传感器分辨率为1nm,具有比传统传感器维护周期长的特点,因此能够长期精确地测量在结构中产生的微小变形和振动。

从MEMS传感器获得的监测数据是在920MHz频带(几乎不受建筑物内墙壁和天花板等结构影响)传输。 传感器数据汇集到安装在每层楼的接收设备中,并传送至诊断电脑(PC),从而可以减少建筑物结构的布线工作。 而且,为了在不能使用电力的地方进行安装监测系统,目前正在开发独立的电源装置。

在诊断电脑(PC)中,运行着建筑物结构健全性评估系统“T-iAlert Structure”。它根据由MEMS传感器获取的测量数据分析结构的固有频率、扭曲和倾斜角,并长期监测结构随时间的变化情况。当发生3级以上的地震时,根据建筑物结构中发生的振动情况来进行一次健全性诊断。当诊断到异常情况时,可以进行二次损伤部位诊断。

2018年,日本大成建设集团将积累对现有的建筑物、土木工程结构等实验经验,同时从该系统的分析结果提出建筑物BCP(业务连续性计划)对策。从2019年4月起,日本大成建设集团希望全面实施该系统的部署工作。

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