美國：把建筑物安全監控交給傳感器

            在美國密歇根州發(fā)生事故的現場(chǎng),車(chē)軸和輪胎高懸，離地面有40多英尺。
 
1月10日早上，美國密歇根州I-75號州際高速公路發(fā)生一起化學(xué)藥品運輸車(chē)翻車(chē)爆炸事故。據報道，一輛裝滿(mǎn)液體丙烷的運輸車(chē)在高速路一出口附近突然翻倒，沖向路旁水泥護欄，同時(shí)引發(fā)劇烈爆炸，車(chē)輛被完全炸毀，燃起的大火蔓延幾百英尺，同時(shí)燒毀附近一所住房和公園的部分設施，還損壞了一個(gè)價(jià)值26.5萬(wàn)美元的新建操場(chǎng)。  
 
由于事故引發(fā)了大火，目前，密歇根州警察正在檢查高溫是否對高速公路的安全性造成了影響。馬里蘭州的應用傳感器研發(fā)公司（ASR&D）主席Jacqueline H. Hines表示，該公司和馬里蘭大學(xué)土木工程教授Dimitrios Goulias博士合作研制的無(wú)線(xiàn)傳感器可以大大輔助這樣的工作，幫助警察調查發(fā)生爆炸事件公路的穩定性。據英國“工程師”網(wǎng)站報道，該傳感器主要用來(lái)測量橋梁、公路、大壩等建筑的水泥溫度，由此確保建筑的安全。
 
溫度是衡量水泥穩定性的一個(gè)關(guān)鍵因素。Hines說(shuō)：“在極高的溫度下，水泥會(huì )變成沙狀，完全失去支撐的作用。如果隧道里或者大橋上發(fā)生的車(chē)禍引起了火災或者爆炸，我們的傳感器就可以檢測出水泥升到了多高的溫度?！?
 
淬水是水泥固化過(guò)程中的一道程序，在合適的溫度下淬水會(huì )發(fā)揮水泥最佳的牢固度，而在不合適的溫度下淬水會(huì )導致水泥變得不牢固、容易裂縫，由此帶來(lái)安全風(fēng)險和昂貴的維修費。比如，2002年，美國弗吉尼亞州切薩皮克灣大橋的重修，有6000萬(wàn)美元花在了一般性維修上，其中包括用水泥重新鋪路。不過(guò)，有些報告指出，在那之后很短的時(shí)間內，新鋪好的道路又重新開(kāi)裂，導致多花費了700萬(wàn)美元的維修費。事后，這些裂縫被證明是水泥固化時(shí)溫度過(guò)低導致的。
 
如果使用這種新型傳感器，只需要在澆灌之前把傳感器放入水泥中，傳感器就會(huì )把水泥溫度傳送到一個(gè)軟件中，程序根據收到的數據提供力度預測和熱度曲線(xiàn)圖。根據這個(gè)圖，建筑工人就可以在水泥固化過(guò)程中適時(shí)地澆冷水來(lái)保證最佳淬水溫度，保證水泥的穩固性。
 
除了在水泥澆灌之前就植入建筑中，這種傳感器還可以在建筑物翻新時(shí)通過(guò)鉆洞放置其中。
 
雖然還在研制階段，不過(guò)這種技術(shù)似乎很有市場(chǎng)。
 
根據美國土木工程師學(xué)會(huì )（American Society of Civil Engineers）的調查，在2003年，美國超過(guò)27%的大橋都被評為結構缺陷或者功能陳舊。
 
聯(lián)邦高速公路管理局（Federal Highway Administration）從2005年開(kāi)始的調查表明，美國公路上大約有59.7萬(wàn)座超過(guò)20英尺長(cháng)的公路橋，其中超過(guò)5萬(wàn)座的載荷低于評定的級別，另外還有更多的橋梁缺少充足的安全帶。
 
Hines表示，目前許多建筑的結構安全檢查程序都是人工操作的，勞動(dòng)強度很大，工程師們往往需要“花費數個(gè)小時(shí)，甚至是數天在腳手架上爬上爬下”。而ASR&D公司和馬里蘭大學(xué)聯(lián)合研制的這種無(wú)線(xiàn)傳感器的壽命至少有30~40年，一旦植入便會(huì )自動(dòng)提供不間斷的無(wú)線(xiàn)監測。它們可以用來(lái)監測由于環(huán)境因素導致的溫度變化，也可以監測由于事故（如車(chē)禍、爆炸）導致的溫度變化。
 
聯(lián)合研究小組將會(huì )在馬里蘭大學(xué)校園內外的一些建筑工地做實(shí)驗，研究傳感器在各種水泥中的運行狀況。Goulias認為該研究在試驗階段不會(huì )有什么困難。他說(shuō)：“這項技術(shù)會(huì )使得水泥成熟度的檢測更容易、更便宜?！?
 
ASR&D公司投入了18個(gè)月的時(shí)間研制這種傳感器。據悉，每個(gè)傳感器的價(jià)格在10~20美元，工程師可以決定一座建筑中需要安裝多少個(gè)傳感器。
 
Hines說(shuō)，如果I-75號高速公路在建造時(shí)就放入了這些傳感器，現在，檢查人員就可以立刻知道公路是否安全，因為“他們只需要看看數據就行”。她表示，在任何植入了傳感器的建筑中都可以隨時(shí)了解溫度情況，發(fā)生火災時(shí)可以準確地知道建筑中哪個(gè)部分的水泥已經(jīng)達到了確保結構安全的極限溫度。不過(guò)，傳感器只能告訴人們一座建筑物是否受損，并不能指出究竟受損到什么程度。
 
當然，溫度并不是判斷水泥成熟度的唯一指標，其他指標也很重要，如鋼的腐蝕度、振動(dòng)和交通負荷。據介紹，Goulias和ASR&D正在研制其他類(lèi)型的傳感器監測這些因素，也在研究同其他傳感器技術(shù)的無(wú)線(xiàn)接口。另外，他們還會(huì )研究起重機、裝載機等施工設備的使用是否會(huì )影響傳感器的無(wú)線(xiàn)信號。