用(yòng)MEMS传感器和无線(xiàn)技术实现建筑物(wù)结构监测

日本大成建设集团近日宣布，与横河電(diàn)机、長(cháng)野日本无線(xiàn)株式会社、东京大學(xué)合作开发了一款建筑物(wù)结构监测系统。通过新(xīn)开发的高精度MEMS（微机電(diàn)系统）传感器，并结合920MHz频段的无線(xiàn)技术，可(kě)以实现長(cháng)期的结构稳定性监测。

虽然桥梁和建筑物(wù)等社会基础设施的老化成為(wèi)日本政府关注的重要问题之一，但是在工业、學(xué)术界和政府的合作下，维护这些基础设施结构所需的人力资源和技术研发正在迅速推行中。本次开发的系统是作為(wèi)NEDO（日本新(xīn)能(néng)源产业技术综合开发机构）委托项目（基础设施维护和更新(xīn)等社会任務(wù)系统研发项目）的一部分(fēn)而开发的。横河電(diàn)机是高精度MEMS传感器供应商(shāng)，長(cháng)野日本无線(xiàn)株式会社是在920MHz频段的无線(xiàn)通信技术提供商(shāng)，日本大成建设集团和东京大學(xué)负责建筑物(wù)结构健全性评估。

该建筑物(wù)结构监测系统中采用(yòng)了新(xīn)开发MEMS传感器：振动传感器分(fēn)辨率為(wèi)1mgal（注：1gal=1cm/s^2），应变传感器分(fēn)辨率為(wèi)1nm，具有(yǒu)比传统传感器维护周期長(cháng)的特点，因此能(néng)够長(cháng)期精确地测量在结构中产生的微小(xiǎo)变形和振动。

从MEMS传感器获得的监测数据是在920MHz频带（几乎不受建筑物(wù)内墙壁和天花(huā)板等结构影响）传输。 传感器数据汇集到安装在每层楼的接收设备中，并传送至诊断電(diàn)脑（PC），从而可(kě)以减少建筑物(wù)结构的布線(xiàn)工作。 而且，為(wèi)了在不能(néng)使用(yòng)電(diàn)力的地方进行安装监测系统，目前正在开发独立的電(diàn)源装置。

在诊断電(diàn)脑（PC）中，运行着建筑物(wù)结构健全性评估系统“T-iAlert Structure”。它根据由MEMS传感器获取的测量数据分(fēn)析结构的固有(yǒu)频率、扭曲和倾斜角，并長(cháng)期监测结构随时间的变化情况。当发生3级以上的地震时，根据建筑物(wù)结构中发生的振动情况来进行一次健全性诊断。当诊断到异常情况时，可(kě)以进行二次损伤部位诊断。

2018年，日本大成建设集团将积累对现有(yǒu)的建筑物(wù)、土木(mù工程结构等实验经验，同时从该系统的分(fēn)析结果提出建筑物(wù)BCP（业務(wù)连续性计划）对策。从2019年4月起，日本大成建设集团希望全面实施该系统的部署工作。