港珠澳大桥顺利开通 这些传感器“黑科技”功不可没

2018-10-27

　　要说这两天网络上最热的新闻是什么？非港珠澳大桥通车莫属！2018年10月24日，世界上最长的跨海大桥——港珠澳大桥正式开通，亿万网民难掩激动之情，纷纷为这项“世纪工程”点赞喝彩！

                               
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图为港珠澳大桥——青州航道桥

　　一桥飞架三地，驾车穿越伶仃洋！这座被英国《卫报》誉为“新世界七大奇迹”的港珠澳大桥，全长55公里，投资逾千亿元，集桥、岛、隧于一体，是世界最长、施工难度最大的跨海大桥。大桥东接**，西接广东珠海和澳门，是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。
　　港珠澳大桥的开通对促进“粤港澳”三地联动发展，提振区域经济具有重要意义。如今，港珠澳大桥已成为粤港澳大湾区“一小时经济圈”的助推和一张“国家新名片”。
　　世界最长、建造难度最大、深度最深的港珠澳大桥的顺利开通，是以技术攻关和科技创新为支撑的，新工艺、新材料、新设备和新技术的专利达到400多项。其中，先进的传感器技术就是实现大桥顺利贯通和安全运行的技术之一。下面就来和大家聊聊港珠澳大桥背后的传感器“黑科技”。
　　高精度倾角传感器
　　倾角传感器又叫倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计，经常用于系统的水平角度变化测量，水平仪从过去简单的水泡水平仪到现在的电子水平仪是自动化和电子测量技术发展的结果。作为一种检测工具，它已成为桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要测量工具。
　　港珠澳大桥拥有世界上最长的海底沉管隧道，隧道由33节巨型沉管组成，每节沉管重达八万吨，由拖船运输到施工海面，然后安装到开挖好的海底基槽中。巨大的沉管在安装过程中需要精确测量其左右、上下以及倾角方向上的摆幅，由于海水很深导致了沉管运动的超低频，需要用精度极高的传感器。
　　工程人员通过深入分析深水沉管对接问题，采用了监测沉管运动姿态的方法来保障沉管的顺利对接。监测深水长周期沉管运动姿态属于超低频微小幅值振动，工程人员在沉管的前后端分别设有监测点，并在关键的前端设有多个备份传感器，来保证监测信号的准确可靠。据了解，在沉管的对接过程中运用到了国内最先进的MEMS陀螺仪和倾角传感器，才使得世界上最长的海底沉管隧道顺利贯通。
　　激光传感器
　　激光传感器利用激光技术进行测量的传感器，它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
　　港珠澳大桥海底沉管隧道由33节巨型沉管拼接而成，在对沉管进行位置测量时，普通的传感器无法实现，需要用到激光传感器进行位置精准测量。另外，由激光传感器组成的三维可视化测量系统可对港珠澳大桥连接线隧道的开挖断面测量、船舶抛锚定位等进行测量定位，该项技术处于全球领先地位。
　　高精度陀螺仪
　　陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，陀螺仪分为压电陀螺仪、微机械陀螺仪、光纤陀螺仪和激光陀螺仪，它们都是电子式的，并且它们可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。
　　拱北隧道是港珠澳大桥珠海连接线的关键控制性工程，建设断面曲线管幕隧道遇到了很大的施工难度。因为在进行大桥贯通时，如何实现对港珠澳大桥连接线的控制和对接成为了当时的“特级难题”。据了解，受地理地形所限，拱北隧道采用的是曲线管幕施工技术，隧道断面超大、覆土超浅，地质条件复杂，施工难度很高。
　　工程技术人员采用了高精度陀螺仪技术来实现曲直线的精准对接，保证了工程顺利进行和隧道的安全贯通。
　　监测传感器
　　港珠澳大桥位于台风多发的伶仃洋海域，每年都会遇到多起台风，在台风天气对桥梁的安全监测至关重要。港珠澳大桥在建设过程中除了采用先进的设备和材料来保证桥梁的抗压和正常运转，强大的传感监测器也是必不可少的“黑科技”产品。
　　据了解，珠港澳大桥上安装了很多的压力传感器、振动传感器、运动传感器、重力传感器、位移传感器等传感器产品，它们能够实时的将最新的监测数据发送到监测系统，以实现对桥梁健康状况的精准判断。
　　此外，在港珠澳大桥的海底隧道内也安装了各式各样的传感器，用来对隧道内的风速、温度、湿度、压力，以及二氧化碳、氮氧化物和微颗粒的浓度等参数进行实时监测。据粗略统计，港珠澳大桥至少用到了数千种相关的传感器，它们一起构成了港珠澳大桥的高精密感知系统，以保证大桥120年使用寿命。
　　最后，港珠澳大桥交通工程系统通过三维建模技术，监控中心把整个港珠澳大桥进行了1：1三维模拟，并通过上万个传感器实现了对整个港珠澳大桥所有机电设备的实时监控。（文章摘自：www.jiweimeter.com/newsshow-14-790-1.html，转载请注明出处。）