Nhà khoa học người Việt dùng cảm biến "chẩn bệnh" cho kết cấu từ xa

Việc giám sát, nhằm phát hiện những hư hỏng nhỏ trong kết cấu là một vấn đề vô cùng quan trọng, đặc biệt đối với cầu đường, nhà cao tầng…

Nhằm góp phần làm hiệu quả cho công tác giám sát, cảnh báo hư hại cho công trình, PGS.TS. Nguyễn Việt Khoa, Viện Cơ học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã đề xuất giải pháp quy trình tự động giám sát và phát hiện hư hỏng của kết cấu cầu từ xa bằng phương pháp dao động.

Đây là giải pháp hữu ích, được cấp bằng sáng chế độc quyền số 2-0002722 với tên gọi "Quy trình tự động giám sát và phát hiện bất thường của kết cấu cầu từ xa", được cho là sẽ đưa ra cảnh báo kịp thời, chính xác đối với các nhà quản lý, phục vụ công tác gia cố, sửa chữa phòng ngừa.

Có cấu trúc thông qua một cảm biến dao động 3 chiều được gắn lên kết cấu và một bộ vi xử lý điều khiển hoạt động đo đạc và truyền số liệu, giải pháp đã xây dựng một quy trình tự động giám sát kết cấu liên tục theo thời gian, đồng thời phân tích tín hiệu dao động này, nhằm đảm bảo phát hiện ngay khi hư hỏng xảy ra.

Theo đó, dựa trên mối quan hệ tần số - mức độ hư hỏng, hệ thống sẽ xác định mức độ và nguyên nhân gây ra hư hỏng. Từ đó, đưa ra cảnh báo đối với nhà quản lý phục vụ công tác gia cố, sửa chữa phòng ngừa.

Về cách thức hoạt động, cảm biến có thể giao tiếp từ xa để đo và khi tín hiệu dao động vượt quá ngưỡng đặt trước sẽ truyền về máy tính trung tâm phân tích qua mạng truyền thông di động.

Đây được xem là ưu điểm lớn nhất, vì bất cứ nơi nào phủ sóng 3G, 4G đều có thể áp dụng được và dao động của cầu tại mọi thời điểm đều dễ dàng được xác định và truy xuất, không cần sự có mặt của con người tại hiện trường.

Một điểm đặc biệt nữa là cảm biến chỉ truyền dữ liệu khi vượt quá ngưỡng đặt trước nên không phải phân tích và lưu trữ toàn bộ dao động của cầu. Điều này làm giảm tối thiểu chi phí hạ tầng cho bộ nhớ lưu trữ số liệu.

Được biết, vấn đề giám sát sức khỏe của kết cấu đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng khá nhiều trên thế giới. Phổ biến nhất trong phương pháp giám sát chủ yếu trên thế giới hiện nay là hình thức "phá hủy" và "không phá hủy". Tuy nhiên, hai phương pháp này vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm cố hữu.

Cụ thể, phương pháp phá hủy phải dừng hoạt động của cấu trúc để tháo dỡ nên rất tốn kém về mặt thời gian và chi phí. Trong khi đó, phương pháp không phá hủy thì có hạn chế rất lớn là cần đo đạc theo định kỳ một cách kỹ lưỡng, do vậy tốn nhiều công sức, mà lại không kịp phát hiện hư hỏng, dẫn đến chậm trễ trong xử lý sự cố, gây nguy hiểm cho kết cấu và người.

Tuy nhiên với phương pháp mới của PGS.TS. Nguyễn Việt Khoa, các đơn vị quản lý cầu đường có thể áp dụng ngay lên công trình để có kịch bản, phương án xử lý, gia cố hư hỏng kịp thời, cũng như nhận biết về khả năng hoạt động, chống hư hỏng trong tương lai.