西交利物浦大学与剑桥大学学者合作研究开创隧道检测新方法

更新时间：2021-04-10 17:51

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　　西交利物浦大学土木工程系讲师Hyungjoon Seo博士与剑桥大学的学者们合作开展了一项创新隧道扫描项目。该项目致力于为基础设施建立智能监控系统，以替代传统的监控系统。
　　Seo博士（下图）解释说：“智能监控系统是可以永久使用的，它能覆盖很大的区域，获取大量信息，而且它具备远程控制功能和自动报警系统。”由Robert Mayer教授创立的剑桥大学智能基础设施和建造中心（CSIC）已经开发出探测结构内部运动的智能监控系统。
　　从2015年开始，Seo博士就投身于一个北威尔士隧道的研究项目，该隧道从二十世纪80年代末开始建造，于二十世纪90年代初完工。
　　Seo博士说：“隧道里原来的监控系统现在已经被破坏了，但在被破坏之前该监控系统就存在很严重的缺陷，它只能监测到某些特定部位的变化。”
　　对于这个问题，他和同事们正在探索一个可能的解决方法，即使用激光扫描仪监测物体在三个维度上的形状。虽然激光扫描仪不是最精确的传感器，但它的优点在于它能覆盖很大的区域。随后，Seo博士与剑桥大学技术专家PeterKnott合作，将激光扫描仪运用到北威尔士隧道的项目中。
　　Seo博士说：“三年里，我们每个夏天和冬天都对隧道入口和挡土墙进行扫描，以监测因季节变化产生的隧道块之间的运动。我们使用扫描得出的数据用来制作‘点云’，通过比较夏天和冬天的‘点云’来检测用来制造隧道的隧道块中的倾斜部分。这是一个非常新的方法。”
　　另一个智能监控系统的例子是光纤传感器。当建造新隧道时，光纤传感器能在隧道内层沿着加固的钢筋安装。这种传感器的好处是它能沿着隧道的长度进行测量，而且它的持久性和可靠性可以使它不受到环境条件的影响。
　　“分析光纤传感器中的数据非常复杂，不过我们已经开发了一些计算机程序来处理这些数据，”Seo博士说道。
　　另一种类型的传感器是无线传感器，它可以随着时间的推移来监测运动。无线传感器能安装在混凝土面板上收集数据，数据会发送给一个网关或者指定的地方，随后这些数据会被转发给相关人员分析。
　　Seo博士说；“未来我们计划在北威尔士隧道里安装一个能收集详细数据的无线传感器，这样我们就能远程获得数据，而不需要人在隧道里进行收集。”
　　他还解释说智能监控系统最终将能够在隧道内监测变化，它将能用黄色、红色和紫色标记出不同的状态。当出现巨大的变化时警报器会响起。
　　除了北威尔士隧道项目，Seo博士目前还与其他几位剑桥大学智能基础设施和建造中心的成员进行合作，并会见了该中心主任Jennifer Schooling（下图左）。

　　目前在加州大学伯克利分校任职的Kenichi Soga教授（下图右）是该研究小组的技术指导。他正在为加州大学伯克利分校建立一个类似于剑桥大学智能基础设施和建造中心的基础设施监控中心，并且计划邀请Seo博士前去指导他的博士生做试点项目研究。

　　Seo博士还与他在剑桥大学的合作伙伴，来自巴斯大学的Loizos Pelecanos博士进行了会面。两位博士根据从北威尔士隧道收集来的数据进行了结构运动的数值模拟，并且已于今年发表了两篇学术论文。
　　“我也访问过邓迪大学，并在那里使用了他们的离心测试机来模拟隧道结构承受的高压力。我打算以后再去一次，并带上一个博士生做进一步的测试，”Seo博士说道。

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