在建筑结构受损之前识别潜在的漏洞:“预测性维护”的概念在工业界已广为知晓。MEMS惯性传感器有助于将预测性维护应用在建筑物、生产设施甚至车辆的状态监测上。
人类富有创造力和创新力,对有些建筑物有着“永恒不朽”的期望:复杂的住宅区、商业区、大型工厂和发电厂。人类设计开发机器、飞机、车辆,还有地铁、桥梁等市政和国家运输基础设施,它们穿越山谷,跨越河流。
不论在家、在工作岗位还是在旅途上,安全乃重中之重。所有这些人造结构都需要定期检查和维护。
这些建筑结构不仅面对着经年使用和自然老化的过程,风蚀与天气和地质变化,或日常荷载磨损也困扰着它们。2018年意大利热那亚Polcevera Viaduct高架桥倒塌等类似事件突显了认真监测结构材料疲劳与磨损,以及基础设施条件变化的重要性。
从设备运营商到房屋所有者再到建筑、生产或维护措施的开发制定者:结构健康监测是各种建筑结构或机器、车辆生产的解决方案。
无与伦比的优势:在损害实际发生之前,结构健康监测便能预测损害。这一点可以通过智能传感器实现,它们记录下建筑物或机器结构的最微小变化。该技术不仅大大提高了安全性,还可以节省大量的维护成本。通过选择性更换易损的单个组件,可避免其他组件遭受不良影响。
建筑结构、机器或车辆的状态监测(结构健康监测)是一种记录、处理和评估测量值的方法,目的在于实现对结构变化、损伤和临界应力条件的早期检测,以确保建筑物与构筑物的功能正常和安全运行,同时显著降低技术和财务成本。
由微机械惯性传感器 组成的密集网络可识别:
• 最微小的变形
• 承重结构变形的挠度
• 建筑物的倾斜
由此可立即记录下因荷载和天气条件引起的磨损或老化过程的迹象。 这一系统适用于房屋、桥梁、风力发电系统、高电流电缆和管道,以及特种车辆和生产制造设施。
酷暑、寒冬、 高湿或持续干旱:恰恰在我们所生活的这个时代,建筑物常常要面对极端的气候变化,这对材料和结构提出了严苛的挑战。除此之外,正常的经年使用、老化过程和因使用不当而造成的荷载,例如超重货运卡车驶上桥梁,也会影响材料和结构的稳定性。
能源供应或交通路网等领域往往需要穷尽最大限度的可用性,以确保经济、物流和市政的循环顺畅。在暴风雨或地震等极端情况下,结构健康监测有助于预防或识别损害,确保透明度。
传统的计划性维护定期进行,旨在避免损害和故障的发生。这类计划性维护并非以设备的当前状况为基础,而是根据所谓的“喷壶原理”。这种维护方式会产生不必要的成本。一方面,固定的维护期内可能并没有任何维护需要;另一方面,也有可能出现的损伤长时间不被发现,从而需要后期为此支付很高的维修费用。
结构健康监测提供基于状态的维护方式。
利用数字化技术,我们能够采集各类建筑物、设备、机器和结构的维护信息。利用高灵敏度传感器的持续结构健康监测,人们可在计算机和移动设备上随时随地实现方便的在线监控。技术员和工程师无需前往现场。远程维护方案不仅适用于近海设备,也能在其他领域带来巨大优势,节省大量成本。
例如,风力涡轮机的中央数据模块可连续发送关于结构状况的信息。云解决方案能从结构健康监测中长期收集、评估和使用这些数据,实现预测性维护。
First Sensor不仅只是一家传感器制造商。传感器构成了我们多样化定制全套解决方案的基础。
我们的传感器可检测风力涡轮机的曲拐以及桥梁振动和振动频率,由此评估结构的健康状况,并在必要时启动维护措施。
日常运行中的优势:控制中心的员工学习如何解读结构健康监测数据,优化设置,从而最大限度地减轻结构负荷,减少维护工作。桥梁建造者从传感器数据中获取具体信息,判断何时须对桥梁进行修缮或新建。
First Sensor的MEMS惯性传感器体积小,性价比高,具有传统大型传感器的性能。这类传感器可以捕捉二维空间的信息。根据每位客户的需求和应用场景,First Sensor对其传感器进行调整。得益于模块化设计,我们可在需要时轻松实现复杂的多传感器系统。
建筑用传感器的质量标准
First Sensor推出了新一代高精度电容式硅惯性传感器,涵盖了智能建筑监控领域的众多应用。新型传感器具有符合要求的分辨率和低噪声密度,可用于检测风力发电设备、桥梁或高楼的振动或倾斜度变化,从而早期发现在结构上或材料上的潜在风险。用于测量倾斜度、加速度和振动的传感器由单个晶体硅传感器元件构成。该传感器元件采用了获得专利的微机械工艺(高宽比微结构HARMS,气隙绝缘微结构AIM)和专用集成电路ASIC信号处理,置于密封表面贴装器件SMD的外壳内。
更多有关专利工艺的信息请见新闻稿.
带有智能传感器的远程监控系统可连续控制和分析建筑物、桥梁或风力涡轮机的状况和荷载。为了完成这些任务,First Sensor的惯性传感器可以达到10μg或0.0005°(2弧秒)的分辨率,具体取决于带宽。
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