傳感器科技解決了港珠澳大橋多少「特級難題」

“現代世界新七大奇蹟”之一的港珠澳大橋開通,大橋全長55公里,集橋、島、隧於一體,創造了沉管隧道“最長、最大跨徑、最大埋深、最大體量”的世界紀錄,涵蓋了當今世界島隧橋多項尖端科技,是當今世界最具挑戰性的工程之一。

歷時15年從設計到建設的港珠澳大橋,有著怎樣的科技支撐,如何實現和保證港珠澳大橋正常運轉和安全的基礎之一,今天談談四大技術難度頗高的傳感器技術,及幾千種傳感器如何構成的。

傳感器科技解決了港珠澳大橋多少“特級難題”

我國又一交通工程奇蹟

實時監測:高精度傾角傳感器

由於海水很深導致了沉管運動的超低頻,港珠澳大橋建設,又需要很多又長又重的巨大混凝土沉管,然後把它們運輸到施工海域,安裝到海底基槽中,這些沉管就像海底的大鐘擺,需要精確測量其左右、上下以及傾角方向上的擺幅,如果傳感器沒有極高的靈敏度不可能測到。

由國內某家傳感器技術企業,深入分析了深水管節對接問題,採用監測管節運動姿態的方法來保障管節的順利對接,在管節的前後端分別設有測試點,並在關鍵的前端設有多支備份傳感器,保證測試信號的準確可靠,監測深水長週期管節運動姿態屬於超低頻微小幅值振動。

據悉,這是國內最先進的微機械陀螺和高精度傾角傳感器。

傳感器科技解決了港珠澳大橋多少“特級難題”

港珠澳大橋打破了國內通常的“百年慣例”

實現曲直線的精準對接:高精度陀螺儀

在進行大橋貫通時,如何實現對港珠澳大橋連接線的控制和對接,成為了當時的“特級難題”。

在港珠澳大橋的建設過程中,建設斷面曲線管幕隧道,遇到了很大的施工難度。據瞭解,受地理地形所限,拱北隧道採用的是曲線管幕施工技術,因為隧道有一段不是直的,超大麴線管幕施工難度很高。

最後採用了陀螺儀技術實施曲直線的精準對接,這是港珠澳大橋珠海連接線的關鍵控制性工程。

傳感器科技解決了港珠澳大橋多少“特級難題”

整體設計和關鍵技術全部自主研發

測量和定位沉管:激光傳感器

由於港珠澳大橋採用了很多的海底沉管,在對它們進行位置測量時,普通的傳感器無法實現。

激光傳感器,是新型測量儀表,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強等,它的優點是能實現無接觸遠距離測量。

由激光傳感器組成的三維可視化測量系統,可對隧道的開挖斷面測量、船舶拋錨定位和多波束測量,顯示水下三維地形圖等進行測量定位,這項技術在全球處於領先地位。

監測橋樑的健康狀況:監測傳感器(位移傳感器、液壓測力傳感器等)

珠海、澳門和香港在沿海地區,每年都會遇到各式各樣的颱風,在遇到大風時,橋樑的安全監測至關重要。在珠港澳大橋的設計中,除了採用更好的設備保證橋樑的抗壓和正常運轉,強大的傳感檢測器,也成為了必不可少的黑科技產品。

如何將最新的數據發送到監測系統,實現對橋樑健康狀況的精準判斷。據悉,珠港澳大橋上有很多的液壓測力傳感器、力矩傳感器、重力傳感器等技術。

幾千種傳感器:構成港珠澳大橋的高精密感知系統

在港珠澳大橋上,除了上述四大技術難度頗高的傳感器,還設置了各式各樣的傳感器,用它們對隧道內的風速、溫度、溼度、壓力、氣壓差,以及二氧化碳、氮氧化物和微顆粒的濃度等參數進行實時監測。

如何構成了港珠澳大橋的高精密感知系統。據粗略統計,港珠澳大橋至少用到了千種相關的傳感器,氣體傳感器、溫溼度傳感器、壓力傳感器、激光傳感器等是必不可少的。


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