الاستعلامما هي أجهزة مراقبة إزاحة الجسور؟
وقت الإصدار:
2025-07-30
الجسور، بصفتها مراكز أساسية للشبكة المرورية، تربط بشكل مباشر سلامتها الهيكلية بالسلامة العامة وشريان الحياة الاقتصادي. ومراقبة النزوح، باعتبارها الرابط الأساسي لإدارة صحة الجسور
تُعتبر الجسور، باعتبارها محاور أساسية لشبكة النقل، ذات صلة مباشرة بسلامتها الهيكلية وبالأمن العام وشريان الحياة الاقتصادي. ويُوفر رصد التموضع، باعتباره الرابط الأساسي لإدارة صحة الجسور، أساسًا علميًا لتقييم حالات الجسور وصياغة استراتيجيات الصيانة من خلال التقاط بيانات تشوه الهياكل تحت تأثير الأحمال والحرارة والأنشطة الجيولوجية وغيرها. ومع دمج إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا الاستشعار فائقة الدقة، شكلت معدات رصد تموضع الجسور نظامًا تقنيًا يغطي جميع السيناريوهات والأبعاد.
1. معدات رصد النزوح التقليدية: التحسين المستمر للتكنولوجيا الكلاسيكية
1. مقياس الإزاحة من نوع التلامس: قياس دقيق للتشوهات الصغيرة
تتصل أجهزة قياس النزوح من نوع الاتصال مباشرة بنقطة القياس عبر البنية الميكانيكية، وتحول الحركة إلى كميات فيزيائية قابلة للقياس. تعد مؤشر القرص، ومؤشر الألف جزء من الملليمتر، ومقياس الانحراف أكثر الأدوات الميكانيكية استخدامًا في هندسة الجسور. يتراوح نطاق قياسها من 5 ملم إلى عشرات السنتيمترات، مع دقة تصل إلى مستوى الميكرومتر. هذه الأجهزة مناسبة لقياس حالات مثل هبوط الأعمدة، وانزلاق المحامل، وانحراف العوارض الخرسانية، وتتميز ببنائها البسيط وتكلفتها المنخفضة. على سبيل المثال، في اختبارات هيكل الجسر، غالبًا ما يستخدم مؤشر القرص لمراقبة النزوح النسبي بين المكونات، بينما يمكن لمقياس الانحراف قياس التشوه الديناميكي للعوارض الفولاذية تحت حمل المركبات.
2. المحطة الشاملة: التقاط دقيق للإحداثيات ثلاثية الأبعاد
تُعد المحطات الشاملة، بصفتها "المرنة" في مراقبة الجسور، تجمع بين قياس المسافة والزاوية والارتفاع، مما يتيح الحصول التلقائي ومعالجة الإحداثيات ثلاثية الأبعاد. ويمكن أن تصل دقة قياس الزوايا الثابتة إلى ±0.5 ثانية، مع دقة قياس المسافة تبلغ 1 ملليمتر ±1 جزء في المليون، مما يجعلها مناسبة لحالات مثل مراقبة محاذاة الجسر وقياس انحراف البرج الرئيسي. على سبيل المثال، في مراقبة جسور التعليق، يمكن للمحطات الشاملة قياس إحداثيات نقاط تثبيت الكابلات الرئيسية بانتظام لتقييم استقرار نظام التثبيت. كما تتمتع المحطات الشاملة الحديثة بإمكانية التتبع التلقائي، والتي يمكنها التقاط التشوهات الديناميكية في الوقت الفعلي، مما يوفر دعمًا بياناتيًا لتحليل اهتزازات الجسر.
3. مقياس الشد: المخطط الكلاسيكي لقياس التحولات الكبيرة
تقوم مقاييس الإزاحة من نوع الشد بنقل إزاحة نقطة القياس عبر سلك فولاذي مشدود، يُستخدم بالاشتراك مع رافعة أو عجلة احتكاكية أو آلية نقل تروس لتضخيم التشوه، مما يجعلها مناسبة لفحص إنشاءات الجسور والمراقبة الديناميكية طويلة الأمد. وتشمل تطبيقاتها النموذجية قياس إزاحة نهاية العارضة في الجسور ذات الامتدادات الكبيرة، ورصد هبوط قمة القوس في جسور الأقواس، وغيرها. على سبيل المثال، في مراقبة جسور الكابلات المعلقة، يمكن تركيب مقياس الإزاحة من نوع الشد عند الوصلة بين العارضة الرئيسية والبرج لتتبع تغيرات إزاحة نقطة ربط الكابلات في الوقت الفعلي، مما يوفر أساسًا لضبط شد الكابلات.
ثانياً. معدات مراقبة بصرية عالية الدقة: اختراق في القياس غير التلامسي
1. جهاز قياس المسافة بالليزر: مراقبة عن بُعد بدقة تصل إلى مليمترات
تقوم أجهزة قياس المدى بالليزر بتحقيق قياس الإزاحة دون اتصال من خلال إرسال أشعة الليزر وقياس زمن الانعكاس. ويمكن أن تصل دقتها إلى ±0.1 ملليمتر، مع مسافة رصد فعّالة تتجاوز 500 متر، مما يجعلها مناسبة لحالات مثل انحراف منتصف جسر وميل الرصيف. على سبيل المثال، في مراقبة جسور الإطار الصلب المستمرة، يمكن تركيب أجهزة قياس المدى بالليزر في أعلى برج الجسر لتقييم التشوه العمودي للجسر عن طريق قياس المسافة النسبية بين العارضة الرئيسية وقمة البرج. ومع ذلك، فإن أجهزة قياس المدى بالليزر حساسة للأحوال الجوية الممطرة والضبابية، ويجب تعزيز موثوقية بياناتها من خلال الجمع بين خوارزميات التعويض البيئي.
2. جهاز مراقبة الإزاحة البصرية: استشعار ذكي يعتمد على الذكاء الاصطناعي
تستخدم أجهزة مراقبة الإزاحة البصرية تقنية الرؤية الحاسوبية لالتقاط وتحليل إزاحة الهدف في نقاط القياس من خلال الكاميرات، مما يحقق مراقبة متزامنة متعددة النقاط دون تلامس. ومن مزاياها عدم الحاجة إلى الأسلاك أو تركيب المستشعرات، حيث يكفي فقط طلاء الهدف أو تركيب لوحة عاكسة للضوء في نقطة القياس، مما يقلل التكاليف بأكثر من 30%. على سبيل المثال، في مراقبة جسر عابر للنهر، يمكن تركيب جهاز مراقبة الإزاحة البصري في أعلى ركيزة الجسر، بحيث يغطي جميع نقاط قياس الجسر من خلال عدسة زووم، ويُخرج بيانات آنية عن الإزاحة الأفقية والهبوط العمودي وزاوية الميل. وبالاقتران مع خوارزميات التعلم العميق، يمكن للنظام تحديد الأضرار الهيكلية تلقائيًا مثل الشقوق والتآكل، مما يحقق تكاملاً بين "المراقبة والتشخيص".
ثلاثة، الملاحة عبر الأقمار الصناعية والاستشعار بالألياف الضوئية: ابتكار لتغطية مساحة واسعة.
1. محطة مراقبة إزاحة GNSS: حارس في الوقت الحقيقي للموقع العالمي
تحقيق محطات مراقبة الإزاحة لنظام GNSS (النظام العالمي لتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية) تتبعًا في الوقت الفعلي للإحداثيات الثلاثية الأبعاد للجسر على مستوى المليمتر من خلال استقبال إشارات الأقمار الصناعية. تشمل مزاياها الأساسية التغطية الواسعة والأتمتة العالية، مما يجعلها مناسبة للمراقبة طويلة الأمد للجسور الكبيرة مثل تلك التي تعبر الأخاديد والبحار. على سبيل المثال، في مراقبة جسر خليج هانغتشو العابر للبحر، يمكن لجهاز استقبال GNSS تتبع الإزاحة العرضية والهبوط الطولي لجسر الملاحة المتجه جنوبًا بشكل متزامن، وبالاقتران مع بيانات محطة الأرصاد الجوية، يتم إنشاء نموذج ارتباط بين الإزاحة والبيئة لتوفير دعم اتخاذ القرار أثناء عمليات السيطرة على حركة المرور خلال الأعاصير.
2. مستشعر مدرج الألياف الضوئية: مراقبة مدمجة مع قدرة على مقاومة التداخل
تعكس مستشعرات شبكة براغ للألياف الشد والازاحة الهيكلية من خلال قياس التغير في طول موجة الشبكة، وتتميز بخصائص مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي وعمر خدمة طويل. يمكن دمجها في الخرسانة لمراقبة امتداد الشقوق الدقيقة، أو لصقها على سطح العوارض الفولاذية لالتقاط التشوه الديناميكي. على سبيل المثال، في مراقبة الكابل الرئيسي لجسر معلق، يمكن ترتيب مستشعرات شبكة براغ للألياف على طول الكابل لاستشعار توزيع الإجهاد في الكابل في الوقت الفعلي، مما يوفر دعمًا بياناتيًا لضبط شد الكابل وتقييم التعب.
رابعًا: نظام المراقبة الذكي والمتكامل: الاتجاهات المستقبلية لتقارب التكنولوجيا المتعددة
1. نظام المراقبة الهجين: استشعار دقيق تكميلي
غالبًا ما يتبنى الرصد الحديث للجسور مخططًا هجينًا يجمع بين "GNSS + الألياف + الرؤية"، حيث يتم الجمع بين مزايا تقنيات مختلفة لتحقيق تغطية كاملة للمشهد. على سبيل المثال، في رصد جسر معين مدعوم بكابلات، يتم تركيب مستشعرات ميل بمحورين وأجهزة استقبال GNSS في قمة برج الجسر، كما تُ установлен مستشعرات شبكية من الألياف وجهاز قياس مدى بالليزر في منتصف العارضة الرئيسية، ويتم دمج عدادات التسوية من نوع الإجهاد عند رأس الجسر. ويتم التخلص من الضوضاء البيئية من خلال خوارزمية دمج البيانات لإنشاء منحنى اتجاه الانزلاق، ويتم إطلاق الإنذار تلقائيًا عندما يتجاوز الانزلاق العتبة.
2. الحوسبة المتصلة بالحافة والتوأم الرقمي: دعم اتخاذ القرارات الذكية
إن إدخال بوابات حوسبة الحافة وخوارزميات الذكاء الاصطناعي يتيح لأجهزة المراقبة امتلاك قدرات معالجة بيانات محلية، مما يمكنها من التخلص من القيم الشاذة في الوقت الفعلي والتنبؤ بالعمر الافتراضي للمنشآت. على سبيل المثال، في منصة التحليل المتكاملة BIM+GIS، يمكن للنموذج الرقمي ثلاثي الأبعاد للجسور محاكاة بيانات التشوه بشكل ديناميكي، بالاشتراك مع معلومات الحمولة التاريخية، لتقييم القدرة الحاملة المتبقية للمنشآت وتقديم اقتراحات تحسين لتصميم التدعيم.
5. الاعتبارات الرئيسية لاختيار المعدات ونشرها
1. استراتيجية نشر المستشعرات
يجب ترتيب أجهزة استشعار النزوح بشكل مفضل عند نقاط رئيسية حاملة للأحمال، مثل قمة ركيزة الجسر ونهاية العارضة الكابولية، مع تجنب المناطق التي يمكن أن تسحقها المركبات مباشرة. على سبيل المثال، في مراقبة التقاطعات الموجودة على أساسات من التربة اللينة، يجب مراقبة الهبوط غير المستوي لركيزة الجسر كأولوية، ويجب البدء بإجراءات التقوية إذا تجاوز الهبوط التراكمي 20 ملليمتراً.
2. نظام الإمداد بالطاقة والاتصالات
يوصى باستخدام الألواح الشمسية والبطاريات كنسخ احتياطية مزدوجة لإمداد الطاقة لضمان التشغيل المستمر لأكثر من 30 يومًا خلال موسم الأمطار. ويمكن دمج نقل البيانات مع تقنيات 4G وLoRa والرسائل القصيرة من نظام بيدو، للتكيف مع المناطق النائية التي تفتقر إلى تغطية الشبكة العامة. على سبيل المثال، في مراقبة الجسور عبر الوديان، يمكن تحسين دقة تحديد المواقع بواسطة محطات التكامل الأرضي الصغيرة التابعة لـ بيدو إلى مستوى مليمتري، مما يضمن استقرار نقل البيانات.
3. تصميم القابلية للتكيف البيئي
يجب أن تتمتع المعدات بدرجة حماية IP67، ودرجة حماية من الصواعق تلبي معيار IEC61643، ومقاومة أرضية تقل عن 4 أوم. على سبيل المثال، في المناطق التي تعاني من تآكل شديد بسبب الأمطار الحمضية، يجب أن يكون هيكل المستشعر مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L لتمديد عمر الخدمة.
يمثل التطور التكنولوجي لمعدات مراقبة إزاحة الجسور الانتقال من القياس أحادي المعلمة إلى الاستشعار متعدد الأبعاد، ومن الدوريات اليدوية إلى الإنذار المبكر الذكي. ومع التكامل العميق للذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، ستتمتع أنظمة المراقبة المستقبلية بقدرات الوعي الذاتي والتشخيص الذاتي والإصلاح الذاتي، مما يوفر دعماً فنياً أقوى لإدارة الصحة الكاملة لدورة حياة الجسور.
حقوق النشر © 2025 شركة شيامن هايشوان رونزي لتقنيات إنترنت الأشياء المحدودة. جميع الحقوق محفوظة.
مرحبًا بكم لترك رسالة للاستشارة