據(jù)了解，內(nèi)華達大學、里諾大學和勞倫斯·伯克利國家實驗室正在開發(fā)和現(xiàn)場測試一種新型光學傳感器技術(shù)和軟件，該技術(shù)可以在地震發(fā)生后，更快地評估地震中受損的建筑物、橋梁和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的安全性，并給出響應選項。

這項新的技術(shù)可直接測量層間的位移在兩個方向上的變化。層間位移是建筑物變形的基本量度，可通過多種方式評估建筑物的性能。

“目前的傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計已經(jīng)在我們的地震實驗室中完成了，”工程學院地震工程實驗室的教授兼主任，伯克利實驗室能源地球科學部的高級科學家David McCallen說，“這項技術(shù)可以改變評估損失并快速響應地震的能力。我們正在努力推廣這項新技術(shù)。”

該系統(tǒng)可在發(fā)生大地震后迅速確定設(shè)施的完整性，并在發(fā)生大地震后迅速做出有關(guān)安全評估、維修和重新使用建筑物的的決策和建議。

勞倫斯伯克利國家實驗室正在進行現(xiàn)場測試，自2019年9月以來一直在一座多層建筑中進行連續(xù)運行，該建筑位于活躍的海沃德斷層附近兩個城市街區(qū)，海沃德斷層被認為是美國最危險的斷層之一。傳感器能夠捕獲建筑物對頻繁發(fā)生的小地震的響應。專有軟件允許工程師從內(nèi)華達大學里諾地震工程實驗室綜合大樓的遠程新傳感器實驗室中檢查傳感器，下載數(shù)據(jù)并設(shè)置記錄級別。該傳感器系統(tǒng)也將于今年夏天安裝在內(nèi)華達州北部的一座橋立交橋上，以進一步驗證該技術(shù)的可行性。

負責這項研究合作的麥卡倫說：“對我們來說，部署是一個活躍的測試平臺，這對于驗證現(xiàn)場性能至關(guān)重要。” “原型傳感器的測量結(jié)果顯示了出色的漂移測量結(jié)果。當前先進版本傳感器的更高的精確度使得漂移測量值僅在0.5毫米之內(nèi)，因此建筑物系統(tǒng)的小幅度環(huán)境振動也可以用于建筑物計算機模型驗證和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。”

新一代的光學傳感器正在設(shè)計、制造中，并將在內(nèi)華達大學里諾地震工程實驗室進行測試。第一批原型機在世界知名的實驗室中通過其14英尺至14英尺液壓驅(qū)動的振動臺進行了測試，該振動臺在越來越復雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上創(chuàng)建了逼真的計算機驅(qū)動的地震運動。

該儀器稱為離散二極管位置傳感器，包括一個微處理器和92個低成本的激光敏感二極管，用于測量入射激光的精確位置。該系統(tǒng)的其他組件是緊湊型低功率激光發(fā)生器，備用電源系統(tǒng)，可移動數(shù)據(jù)存儲和RF通信。

該系統(tǒng)投射激光并感應光線照射到探測器的位置，從而測量結(jié)構(gòu)位移。利用小型的光敏光電二極管的幾何陣列，該傳感器能夠立即跟蹤激光束的位置。

地震工程實驗室經(jīng)理Patrick Laplace指出：“開發(fā)的傳感器套件利用了微處理器和無線通信技術(shù)的先進性，使得在時間和成本效益方面，傳感器系統(tǒng)設(shè)計解決了過去許多的挑戰(zhàn)。該傳感器系統(tǒng)的開發(fā)已充分考慮了與新興物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的集成。”

使用統(tǒng)計數(shù)據(jù)的建模更加準確，從而有助于建筑、橋梁和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和設(shè)計。

土木工程學院的教授Floriana Petrone表示，“智能基礎(chǔ)設(shè)施”正在成為土木工程應用中不可避免的范例，將自我監(jiān)測和自我報告功能整合到結(jié)構(gòu)中可以創(chuàng)造實現(xiàn)自我診斷結(jié)構(gòu)的機會，從而節(jié)省時間，并降低了維護成本。當前的傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)代表了如何將智能基礎(chǔ)架構(gòu)范例轉(zhuǎn)化為可部署的技術(shù)的示例，該技術(shù)為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和損壞檢測應用打開了新的窗口。