用MEMS傳感器和無線技術實現建築物(wù)結構監測

日本大(dà)成建設集團近日宣布，與橫河電(diàn)機、長野日本無線株式會社、東京大(dà)學合作開(kāi)發了一(yī)款建築物(wù)結構監測系統。通過新開(kāi)發的高精度MEMS（微機電(diàn)系統）傳感器，并結合920MHz頻(pín)段的無線技術，可以實現長期的結構穩定性監測。

雖然橋梁和建築物(wù)等社會基礎設施的老化成爲日本政府關注的重要問題之一(yī)，但是在工(gōng)業、學術界和政府的合作下(xià)，維護這些基礎設施結構所需的人力資(zī)源和技術研發正在迅速推行中(zhōng)。本次開(kāi)發的系統是作爲NEDO（日本新能源産業技術綜合開(kāi)發機構）委托項目（基礎設施維護和更新等社會任務系統研發項目）的一(yī)部分(fēn)而開(kāi)發的。橫河電(diàn)機是高精度MEMS傳感器供應商(shāng)，長野日本無線株式會社是在920MHz頻(pín)段的無線通信技術提供商(shāng)，日本大(dà)成建設集團和東京大(dà)學負責建築物(wù)結構健全性評估。

該建築物(wù)結構監測系統中(zhōng)采用了新開(kāi)發MEMS傳感器：振動傳感器分(fēn)辨率爲1mgal（注：1gal=1cm/s^2），應變傳感器分(fēn)辨率爲1nm，具有比傳統傳感器維護周期長的特點，因此能夠長期精确地測量在結構中(zhōng)産生(shēng)的微小(xiǎo)變形和振動。

從MEMS傳感器獲得的監測數據是在920MHz頻(pín)帶（幾乎不受建築物(wù)内牆壁和天花闆等結構影響）傳輸。 傳感器數據彙集到安裝在每層樓的接收設備中(zhōng)，并傳送至診斷電(diàn)腦（PC），從而可以減少建築物(wù)結構的布線工(gōng)作。 而且，爲了在不能使用電(diàn)力的地方進行安裝監測系統，目前正在開(kāi)發獨立的電(diàn)源裝置。

在診斷電(diàn)腦（PC）中(zhōng)，運行着建築物(wù)結構健全性評估系統“T-iAlert Structure”。它根據由MEMS傳感器獲取的測量數據分(fēn)析結構的固有頻(pín)率、扭曲和傾斜角，并長期監測結構随時間的變化情況。當發生(shēng)3級以上的地震時，根據建築物(wù)結構中(zhōng)發生(shēng)的振動情況來進行一(yī)次健全性診斷。當診斷到異常情況時，可以進行二次損傷部位診斷。

2018年，日本大(dà)成建設集團将積累對現有的建築物(wù)、土木工(gōng)程結構等實驗經驗，同時從該系統的分(fēn)析結果提出建築物(wù)BCP（業務連續性計劃）對策。從2019年4月起，日本大(dà)成建設集團希望全面實施該系統的部署工(gōng)作。