无线通讯及MEMS传感技术在城市隧道健康监测中的意义

Mark 20181218

随着智能传感器技术、无线通信技术和微机电系统（MEMS）技术的出现，使得无线传感网络技术得到了发展，能够克服有线传感网络的布线量大、费用高等不足，在实际应用中具有重要的意义。

　　截至2016年年底，我国有30个城市已开通运营城轨交通线路4153公里，规模居世界第一。此外，长度同样居世界第一的公路隧道、高铁隧道、电力隧道也创历史新高。作为交通和能源命脉，在100年的设计寿命期内，隧道结构的健康服役对于城市正常运转至关重要。

城市隧道掘进施工，资料图

　　由于城市隧道所处的地质及周边环境敏感，使用条件苛刻，并且结构构件连接处及构件自身在施工缺陷、材料劣化等因素长期作用下会出现薄弱环节，一旦结构损坏不易或不可更换，因而对城市隧道结构健康服役提出了极高的要求。

　　目前，部分城市如上海的轨道交通隧道、电力隧道结构健康服役问题已开始显露。但由于我国城市隧道建设发展快且历史较短，人们对结构健康服役问题的严重性重视程度不够。

城市地下电缆隧道健康监测排查，资料图

　　为使隧道结构健康服役，就需要对隧道进行连续、长期、实时的监控。就像神经末梢一样，需要时刻感知进而掌控隧道结构的整体健康状态。

　　过去，人们对结构健康性能的监测主要是采用传统的人工监测方法以及有线传感器来实现。人工方法的缺陷在于主要依靠人的经验，而不同的人进行监测的差异较大，除漏检外，还会导致很多不确定性，难以主动、实时、可靠地感知结构性能。

　　即使采用有线监测的方式，也存在许多弊端。利用传统的有线监测方式，布设中需要负担昂贵的电缆费用，且在结构上布设电缆繁琐困难，安装维护费用高，甚至在某些情况下无法实现布线，且传回大量监测数据也给数据处理带来困难，对其广泛应用造成极大的限制。

在城市电力电缆隧道综合监控系统中，传感器、无线通信技术的应用十分广泛。资料图

　　因此，需要寻找一种更加智慧且价格低廉的检测方法。

　　无线传感网络的无线传输能力，节省了电缆的使用，可大大降低安装成本，减少安装工作量，增加布置的灵活性；其智能传感节点，基于MEMS技术，尺寸更小，成本更低，集成的微处理器的计算能力，可实现自诊断、自组织的功能，极大推动结构监测的智能化。

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