해안 침식에 대한 구조적 건전성 모니터링

전체 지중해 연안은 두 가지 심각한 문제인 해변 쓰레기와 해안 침식에 직면해 있습니다. Eco-Smart Breakwater 프로젝트는 스마트 재활용 회로를 개발하고 그 결과를 해안선을 보호하는데 사용함으로써 기존 문제를 새로운 기회로 전환하려고 합니다. 이 개발에서 필수 구조 조건의 측정 및 모니터링에 대한 중요한 역할은 HBK가 담당합니다:  

The ECO-SMART BREAKWATER Project

해양 환경 보호를 위해 쓰레기를 사용합니다. 모순처럼 들리던 것이 ECO-SMART BREAKWATER 프로젝트를 통해 성공적인 환경적, 경제적, 기술적 접근 방식이 되었습니다.

이 프로젝트의 "생태학적" 측면은 재활용 프로세스를 기반으로 합니다. 건설 및 철거 작업의 골재와 해양 포시도니아의 쓰레기에서 얻은 섬유는 방파제 시스템을 위한 요소로 변환됩니다. 따라서 동일한 생태계 요소가 해양 서식지에서 발생합니다.

솔루션의 "스마트" 부분은 해양 환경 및 구조적 매개변수의 모니터링을 보장하는 HBK 광학 센서가 있는 계측입니다. 이러한 신호는 원격 스테이션에서 실시간으로 수집 및 처리됩니다.

왜 구조적 상태 모니터링인가? 구조적 위험을 실시간으로 모니터링, 제어 및 관리합니다. 방파제 요소의 인장 상태에 대한 정보는 이러한 요소 내의 인장 응력이 극한 조건에서 파손을 유발할 수 있기 때문에 근본적으로 중요합니다. 그 결과 전체 방파제 시스템의 안정성이 손상될 수 있습니다.

Problem

Apulian 지역의 해안선은 해변 쓰레기와 해안 침식 문제에 직면해 있습니다.

Solution

해변에서 버려진 쓰레기를 재활용하고 생성된 큐브를 방파제 요소로 사용함으로써 Apulian 해안선은 해안 침식으로부터 보호됩니다. HBK 광학 센서는 환경 조건을 측정 및 모니터링하고 사용된 요소의 인장 상태에 대한 매우 중요한 정보를 제공합니다.

Results

이 솔루션을 통해 Eco-Smart Breakwater Project는 해변 쓰레기 문제를 진행 중인 해안 침식으로부터 해안선을 보호할 수 있는 새로운 기회로 전환합니다. HBK 광학 센서와 구조적 상태 모니터링 시스템은 포괄적인 기능을 통해 비용을 최소화하는 솔루션의 일부입니다.

모든 모니터링 요구 사항 충족: HBK 광학 센서

사용할 센서 유형에 대한 하나 이상의 제안이 모니터링되는 매개변수의 각 범주(기계적, 유체역학 및 생물학적)에 대해 고려되어 전체 비용을 최소화하면서 필요한 매개변수 범위를 포괄하는 솔루션을 결정했습니다.

가장 다재다능하고 고성능이며 비용 효율적인 솔루션은 수집 시스템으로 FS22 BraggMETER 인터로게이터와 함께 사용되는 HBK 광섬유 브래그 격자 센서(FS 시리즈)로 구성됩니다.

사용된 센서는 스트레인 센서(FS62), 온도 센서(FS63) 및 가속도계(FS65)입니다. 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 구조(변형 및 진동) 및 환경(온도) 매개변수를 모두 모니터링하는 데 사용할 수 있으므로 선택됩니다. 여러 센서가 체인 구성으로 서로 연결되고 체인이 광학 질문기에 연결됩니다.

검증: 센서의 적합성에 대한 정밀 검사

전체 규모의 방파제 요소에 HBK 광섬유 센서를 설치하기 전에 Skema srl과 협력하여 Brindisi에 기반을 둔 CETMA Center의 탄력적이고 지속 가능한 토목 엔지니어링 부서 팀에 의해 검증되었습니다. 센서가 제대로 작동하는지 확인하기 위해 먼저 소규모 물리적 실험실 테스트에서 프로토타입을 테스트했습니다.

FBG 센서의 결과가 기존 센서와 일치하는지 확인하기 위해 다음을 비교했습니다. 1. 콘크리트 실린더에 내장된 HBK FBG 센서가 1~5MPa 사이의 하중을 갖는 주기적 압축 테스트에 대한 응답: 2. 실린더 자체의 표면에 접착제로 고정된 기존의 전기 탄성 신장계의 응답.

비교는 FBG 센서가 스트레스에 합동으로 반응하는 방식으로 반응한다는 것을 보여주었습니다. 두 센서 값의 차이는 측정이 이루어진 위치가 다르기 때문입니다.

Sensor Positioning: Gathering Inside and Outside Data

The optical fiber sensors are configured and installed in two chains.

그림 1은 내부 체인을 보여줍니다.

온도 신호와 변형 신호를 구별하기 위해 4개의 변형 센서와 2개의 온도 센서가 단일 체인으로 연결되어 ECOSMART – BREAKWATER 요소 제작시 콘크리트에 내장됩니다.

그림 2는 외부 체인을 보여줍니다.

2개의 가속도계와 1개의 온도 센서가 체인으로 연결되어 ECOSMART – BREAKWATER 요소의 외부에 고정됩니다.

 

 

 

그림2 ECOSMART – BREAKWATER 외부에 통합된 센서티브

SensorTypeQuantityPosition
DeformationFBG      4Embedded in block
TemperatureFBG      2Embedded in block
TemperatureFBG      1On exterior of block
AccelerometerFBG      2On exterior of block

해양 환경의 방파제 요소 모니터링

실행 중인 프로젝트에서 테스트 및 검증 후 ECOSMART – BREAKWATER 요소는 Otranto 항구의 방파제로 운송되어 설치되었습니다. 방파제를 구성하는 데 사용되는 인공 요소의 입방체 및 평행 육면체 기하학이 새로운 요소의 포함을 용이하게 했기 때문에 이 사이트가 선택되었습니다.

방파제에 대한 파일럿 테스트는 시장에 도입되기 전에 특허를 받을 계획인 요소의 최적 화합물에 대한 추가 정보를 제공합니다. 또한 열악한 조건에서도 센서 데이터의 품질을 무선으로 확인할 수 있습니다.

CETMA에 대해서

CETMA, 기술 설계 및 재료 유럽 연구 센터는 1994년에 설립되었으며 이탈리아 브린디시에 기반을 둔 연구 및 기술 조직(RTO)입니다. 첨단 소재(복합체, 고분자, 바이오 기반 및 재활용), ICT(엔지니어링, 제조 및 서비스를 위한 전문 소프트웨어 개발) 및 제품 개발 분야에서 20년 이상 응용 연구, 실험 개발 및 기술 이전을 수행합니다. 비영리 단체이며 모든 이익을 연구, 교육 및 기술 이전에 재투자합니다.

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