海灘垃圾和海岸侵蝕——整個地中海海岸線面臨兩個嚴重問題。通過開發智能智能回收系統來保護海岸線,是這一問題的先進解決方案。HBK 的基本結構測量和監測系統在這一項目發展過程中發揮了重要作用。
生態智能防波堤成功地解決了海灘垃圾和海岸侵蝕的難題。
通過從建筑和拆除工程中獲得的構件和從海洋垃圾中獲得的纖維,并將它們轉化為防波堤系統的構件。建立海洋棲息地智能生態回收系統。
該解決方案的“智能”部分是采用HBK光纖傳感器和儀器,遠程實時采集和處理,監測海洋環境和結構參數。
為什么要進行結構健康監測?因為防波堤構件的拉伸狀態信息至關重要,因為在極端條件下,這些構件可能導致破裂,可能會危及整個防波堤的穩定性。
問題
Apulian 地區海岸線面臨著海灘垃圾和海岸侵蝕的問題。
方案
通過回收海灘垃圾,并使用產生的立方體作為防波堤元件,保護海岸線,免受侵蝕。HBK 為其提供結構健康監測方案,以獲取防波堤構件的拉伸狀態信息
結果
生態智能防波堤成功地解決了海灘垃圾和海岸侵蝕的難題。HBK光學傳感器和結構健康監測系統是其中的一部分,并大幅降低了應用成本。
為監測的每一類參數(機械、水動力和生物),需要采用多種類型傳感器,以覆蓋所有的參數要求。
最終采用了采用一種通用、經濟高效的解決方案 - 包括HBK光纖布拉格光柵傳感器(FS系列),和FS22光纖解調儀。
使用的傳感器包括應變傳感器(FS62)、溫度傳感器(FS63)和加速度計(FS65)。選擇光纖布拉格光柵(FBG)傳感器是因為它們可用于監測多種結構參數(變形和振動)和環境(溫度)參數。多個傳感器可集成在一根光纖上,并連接到光纖解調儀。
在全尺寸防波堤部件上安裝HBK光纖傳感器之前,總部位于Brindisi 的 CETMA 研究中心的土木工程團隊與 Skema srl 合作對其進行了驗證。為了確保傳感器正常工作,首先在物理實驗室對其原型進行了測試。
為了驗證 FBG 傳感器的結果是否與傳統傳感器一致,研究人員進行了比較:1.在安裝HBK FBG傳感器的混凝土圓柱體上,循環加載1至5 MPa 的載荷,以驗證其響應,以及:2.通過將傳統彈性伸長計用粘合劑固定在氣缸表面上,測量其結果。
比較表明,FBG傳感器的響應應力與傳統彈性伸長計一致。兩個傳感器測量值之間的差異是由于安裝位置不同造成的。
光纖傳感器安裝在內外兩條鏈中。
圖1 內鏈
為了區分溫度信號和變形信號,4個變形傳感器和2個溫度傳感器連接在一條單鏈中,在生態智能防波堤部件制造期間嵌入到混凝土中。
圖.2 外鏈
2個加速計和1個溫度傳感器鏈接,固定在ECOSMART–防波堤組件的外部。
該系統由儀表和軟件完成,這些儀表和軟件從傳感器獲取數據,在本地存儲數據,并將數據傳輸到遠程系統。
傳感器 | 類型 | 數量 | 定位 |
變形 | FBG | 4 | 嵌入到混凝土中 |
溫度 | FBG | 2 | 嵌入到混凝土中 |
溫度 | FBG | 1 | 在混凝土外部 |
變形 | FBG | 2 | 在混凝土外部 |
經過測試和驗證后,ECOSMART–防波堤組件被運輸到 Otranto 港的防波堤上。并安裝在防波堤的立方體和平行六面體構件中。
防波堤的先導試驗可在運行期間獲取更詳細信息,并希望在進入市場前獲得專利。此外,由于采用無線方式,即使在惡劣條件下也可確保數據質量。
CETMA技術設計與材料歐洲研究中心成立于1994年,是一家總部位于意大利 Brindisi 的研究與技術組織(RTO)。在先進材料(復合材料、聚合物、生物基材料和再生材料)、ICT(工程、制造和服務專用軟件開發)和產品開發領域有20多年的應用研究、技術開發經驗。是一個非營利組織,所有利潤將再投資于研究、培訓和技術轉讓。