2018年10月26日 星期五

.詳解港珠澳大橋背後的感測器科技

超級工程 1 港珠澳大橋




來源: OFweek电子工程网



備受矚目的港珠澳大橋正式開通,這座世界上最長的跨海大橋,注定成為全球關注的焦點。港珠澳大橋將香港、珠海和澳門三地緊密的連接在一起,總長約55公里,是粵港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。

籌備6年,建設9年,港珠澳大橋歷時足足15年,它的建成有很多的科技在背後支撐著,其中先進的感測器技術,是實現和保證港珠澳大橋正常運轉和安全的基礎之一。


详解港珠澳大桥背后的传感器黑科技
(中文國際頻道報導港珠澳大橋的正式開通頁面,圖片來源於影片截圖)



港珠澳大橋不可或缺的感測器科技
名稱:高精度傾角感測
作用:即時監測
傾角感測器又叫傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計,經常用於系統的水平角度變化測量,水平儀從過去簡單的水泡水平儀,到現在的電子水平儀,是自動化和電子測量技術發展的結果。作為一種檢測工具,它已成為橋梁架設、鐵路鋪設、土木工程、石油鑽井、航空航海、工業自動化、智慧平台、機械加工等領域,不可缺少的重要測量工具。

電子水平儀是一種非常精確的,測量小角度的檢測工具,用它可測量被測平面相對於水平位置的傾斜度、兩部件相互平行度和垂直度。

據小編輯瞭解,由於港珠澳大橋需要很多,又長又重的巨大混凝土沈管,然後把它們運輸到施工海域,安裝到海底基槽中,這些沈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。由於海水很深導致了沈管運動的超低頻,如果感測器沒有極高的靈敏度,不可能測到。

最後,某家感測器技術企業,深入分析了深水管節對接問題,決定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,設有多支備份感測器,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,這是最先進的微機械陀螺,和高精度傾角感測器。

名稱:高精度陀螺儀
作用:實現曲直線的精準對接
陀螺儀是用高速回轉體的動量矩敏感殼體,相對慣性空間繞正交於自轉軸的,一個或二個軸的角運動檢測裝置,陀螺儀分為壓電陀螺儀、微機械陀螺儀、光纖陀螺儀和雷射陀螺儀,它們都是電子式的,並且它們可以和加速度計、磁阻晶片、GPS,做成慣性導航控制系統。

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,因為在進行大橋貫通時,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」。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,超大曲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。


详解港珠澳大桥背后的传感器黑科技
地圖上的珠港澳大橋

名稱:雷射感測器
作用:測量和定位沈管
雷射感測器,利用雷射技術進行測量的感測器,它由雷射器、雷射檢測器和測量電路組成。雷射感測器是新型測量儀表,它的優點是能實現無接觸遠距離測量,速度快、精度高、量程大、抗光、電干擾能力強等。由於港珠澳大橋採用了很多的海底沈管,在對它們進行位置測量時,普通的感測器無法實現。

由雷射感測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。

名稱:監測感測器(位移感測器、液壓測力感測器等)
作用:監測橋梁的健康狀況
由於珠海澳門和香港靠近沿海地區,每年都會遇到各式各樣的颱風,在遇到大風時,橋梁的安全監測至關重要。在進行珠港澳大橋的設計時,除了採用更好的設備,保證橋梁的抗壓和正常運轉,強大的感測檢測器,也成為了必不可少的科技產品。據悉,珠港澳大橋上有很多的液壓測力感測器、力矩感測器、重力感測器等,它們將最新的數據發送到監測系統,實現對橋梁健康狀況的精準判斷。

幾千種感測器,構成港珠澳大橋的高精密感知系統
除了上述小編列舉的,四大技術難度頗高的感測器,在港珠澳大橋上,設置了各式各樣的感測器,用它們對隧道內的風速、溫度、濕度、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,進行即時監測,據粗略統計,港珠澳大橋至少用到了千種相關的感測器,氣體感測器、溫濕度感測器、壓力感測器、雷射感測器等是必不可少的,它們一起構成了港珠澳大橋的高精密感知系統。


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