海岸防波堤结构健康监测

海滩垃圾和海岸侵蚀——整个地中海海岸线面临两个严重问题。通过开发智能智能回收系统来保护海岸线,是这一问题的先进解决方案。HBK 的基本结构测量和监测系统在这一项目发展过程中发挥了重要作用。

生态智能防波堤项目

生态智能防波堤成功地解决了海滩垃圾和海岸侵蚀的难题。

通过从建筑和拆除工程中获得的构件和从海洋垃圾中获得的纤维,并将它们转化为防波堤系统的构件。建立海洋栖息地智能生态回收系统。

该解决方案的“智能”部分是采用HBK光纤传感器和仪器,远程实时采集和处理,监测海洋环境和结构参数。

为什么要进行结构健康监测?因为防波堤构件的拉伸状态信息至关重要,因为在极端条件下,这些构件可能导致破裂,可能会危及整个防波堤的稳定性。

问题

Apulian 地区海岸线面临着海滩垃圾和海岸侵蚀的问题。

方案

通过回收海滩垃圾,并使用产生的立方体作为防波堤元件,保护海岸线,免受侵蚀。HBK 为其提供结构健康监测方案,以获取防波堤构件的拉伸状态信息

结果

生态智能防波堤成功地解决了海滩垃圾和海岸侵蚀的难题。HBK光学传感器和结构健康监测系统是其中的一部分,并大幅降低了应用成本。

涵盖所有监控需求:HBK光学传感器

为监测的每一类参数(机械、水动力和生物),需要采用多种类型传感器,以覆盖所有的参数要求。

最终采用了采用一种通用、经济高效的解决方案 - 包括HBK光纤布拉格光栅传感器(FS系列),和FS22光纤解调仪。 

使用的传感器包括应变传感器(FS62)、温度传感器(FS63)和加速度计(FS65)。选择光纤布拉格光栅(FBG)传感器是因为它们可用于监测多种结构参数(变形和振动)和环境(温度)参数。多个传感器可集成在一根光纤上,并连接到光纤解调仪。

验证:检验传感器的适用性

在全尺寸防波堤部件上安装HBK光纤传感器之前,总部位于Brindisi 的 CETMA 研究中心的土木工程团队与 Skema srl 合作对其进行了验证。为了确保传感器正常工作,首先在物理实验室对其原型进行了测试。

为了验证 FBG 传感器的结果是否与传统传感器一致,研究人员进行了比较:1.在安装HBK FBG传感器的混凝土圆柱体上,循环加载1至5 MPa 的载荷,以验证其响应,以及:2.通过将传统弹性伸长计用粘合剂固定在气缸表面上,测量其结果。

比较表明,FBG传感器的响应应力与传统弹性伸长计一致。两个传感器测量值之间的差异是由于安装位置不同造成的。

传感器定位:采集内部和外部数据

光纤传感器安装在内外两条链中。

图1 内链

为了区分温度信号和变形信号,4个变形传感器和2个温度传感器连接在一条单链中,在生态智能防波堤部件制造期间嵌入到混凝土中。

图.2 外链

2个加速计和1个温度传感器链接,固定在ECOSMART–防波堤组件的外部。

 

 

 

该系统由仪表和软件完成,这些仪表和软件从传感器获取数据,在本地存储数据,并将数据传输到远程系统。

传感器类型数量定位
变形FBG      4嵌入到混凝土中
温度FBG      2嵌入到混凝土中
温度FBG      1在混凝土外部
变形FBG      2在混凝土外部

监测海洋环境中的防波堤部件

经过测试和验证后,ECOSMART–防波堤组件被运输到 Otranto 港的防波堤上。并安装在防波堤的立方体和平行六面体构件中。

防波堤的先导试验可在运行期间获取更详细信息,并希望在进入市场前获得专利。此外,由于采用无线方式,即使在恶劣条件下也可确保数据质量。

关于 CETMA

CETMA技术设计与材料欧洲研究中心成立于1994年,是一家总部位于意大利 Brindisi 的研究与技术组织(RTO)。在先进材料(复合材料、聚合物、生物基材料和再生材料)、ICT(工程、制造和服务专用软件开发)和产品开发领域有20多年的应用研究、技术开发经验。是一个非营利组织,所有利润将再投资于研究、培训和技术转让。

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