據(jù)了解，內(nèi)華達(dá)大學(xué)、里諾大學(xué)和勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)和現(xiàn)場測試一種新型光學(xué)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(yīng)選項(xiàng)。

這項(xiàng)新的技術(shù)可直接測量層間的位移在兩個(gè)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(jì)已經(jīng)在我們的地震實(shí)驗(yàn)室中完成了，”工程學(xué)院地震工程實(shí)驗(yàn)室的教授兼主任，伯克利實(shí)驗(yàn)室能源地球科學(xué)部的高級科學(xué)家David McCallen說，“這項(xiàng)技術(shù)可以改變評估損失并快速響應(yīng)地震的能力。我們正在努力推廣這項(xiàng)新技術(shù)?！?/p>

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(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行現(xiàn)場測試，自2019年9月以來一直在一座多層建筑中進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行，該建筑位于活躍的海沃德斷層附近兩個(gè)城市街區(qū)，海沃德斷層被認(rèn)為是美國最危險(xiǎn)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(yīng)。專有軟件允許工程師從內(nèi)華達(dá)大學(xué)里諾地震工程實(shí)驗(yàn)室綜合大樓的遠(yuǎn)程新傳感器實(shí)驗(yàn)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(dá)州北部的一座橋立交橋上，以進(jìn)一步驗(yàn)證該技術(shù)的可行性。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究合作的麥卡倫說：“對我們來說，部署是一個(gè)活躍的測試平臺，這對于驗(yàn)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(dāng)前先進(jìn)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(jì)算機(jī)模型驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測?！?/p>

新一代的光學(xué)傳感器正在設(shè)計(jì)、制造中，并將在內(nèi)華達(dá)大學(xué)里諾地震工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試。第一批原型機(jī)在世界知名的實(shí)驗(yàn)室中通過其14英尺至14英尺液壓驅(qū)動的振動臺進(jìn)行了測試，該振動臺在越來越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上創(chuàng)建了逼真的計(jì)算機(jī)驅(qū)動的地震運(yùn)動。

該儀器稱為離散二極管位置傳感器，包括一個(gè)微處理器和92個(gè)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(yīng)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(shí)驗(yàn)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(jìn)性，使得在時(shí)間和成本效益方面，傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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?！?/p>

使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的建模更加準(zhǔn)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(jì)。

土木工程學(xué)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(yīng)用中不可避免的范例，將自我監(jiān)測和自我報(bào)告功能整合到結(jié)構(gòu)中可以創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)自我診斷結(jié)構(gòu)的機(jī)會，從而節(jié)省時(shí)間，并降低了維護(hù)成本。當(dāng)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(yīng)用打開了新的窗口。