- Triển khai mạng lưới cảm biến IoT để giám sát liên tục, thời gian thực các tài sản quan trọng.
- Sử dụng các công nghệ tiên tiến, từ thiết bị đo đạc tại chỗ đến viễn thám vệ tinh InSAR.
- Phương pháp luận toàn diện bao gồm mọi thứ, từ việc xác định các thông số chính đến việc quản lý dữ liệu thông minh để hỗ trợ ra quyết định.
Khi nói đến việc bảo trì một tòa nhà, một cây cầu, hay bất kỳ công trình hạ tầng nặng nào, chúng ta không thể phó mặc mọi thứ cho may rủi. Giám sát sức khỏe kết cấu , hay còn gọi là SHM, về cơ bản giống như việc khám sức khỏe định kỳ cho một công trình để đảm bảo không có những sự cố bất ngờ có thể gây nguy hiểm cho an toàn công cộng hoặc tài chính của chủ sở hữu.
Ý tưởng này đơn giản nhưng vô cùng hiệu quả: đặt các thiết bị cảm biến điện tử tại những điểm dễ bị tổn thương nhất của công trình. Điều này cho phép chúng ta phát hiện những hư hỏng cơ học do hao mòn hàng ngày, tác động của thời gian, hoặc những sự kiện đột ngột như động đất, giúp chúng ta hành động kịp thời trước khi vấn đề leo thang từ một vết nứt nhỏ thành một thảm họa toàn diện.
Thiết bị đo lường và cảm biến: những người bảo vệ cấu trúc.
Để hệ thống này hoạt động, các thiết bị được lắp đặt ở những vị trí chiến lược để cung cấp cho chúng ta thông tin chính xác về những gì đang xảy ra. Tùy thuộc vào những gì chúng ta muốn giám sát, chúng ta sử dụng các công cụ khác nhau. Ví dụ, nếu chúng ta lo ngại về các rung động có thể làm thay đổi cấu trúc tòa nhà, thì gia tốc kế là lựa chọn lý tưởng . Nếu chúng ta cần biết liệu cấu trúc có bị nghiêng hoặc lệch khỏi phương thẳng đứng hay không, thì máy đo độ nghiêng là công cụ then chốt.
Hơn nữa, khi các vết nứt đã tồn tại và chúng ta muốn biết liệu chúng có đang rộng ra hay không, người ta sử dụng thước đo vết nứt tuyến tính . Toàn bộ hệ thống này hiện được hỗ trợ bởi công nghệ IoT (Internet vạn vật), có nghĩa là dữ liệu được truyền tải gần như tức thời, cho phép các kỹ sư đưa ra quyết định nhanh chóng mà không cần phải chờ đợi việc kiểm tra thủ công có thể đến quá muộn.
Các chiến lược giám sát: từ mặt đất đến không gian
Không phải tất cả các hệ thống giám sát đều hoạt động theo cùng một cách. Một mặt, chúng ta có các thiết bị đo truyền thống yêu cầu lắp đặt tại chỗ , trong đó các cảm biến được gắn trực tiếp vào cấu trúc. Lựa chọn này rất tuyệt vời để kiểm soát chính xác, liên tục 24/7 một điểm cụ thể, hoạt động gần giống như việc có một chuyên gia kiểm tra không phá hủy (NDT) giám sát tài sản suốt ngày đêm, mà không tốn chi phí cho việc có người túc trực mọi lúc.
Mặt khác, viễn thám, hay giám sát từ xa , đã thu hút được sự quan tâm đáng kể . Đây là lúc công nghệ InSAR phát huy tác dụng , sử dụng ảnh vệ tinh và thuật toán trí tuệ nhân tạo để phân tích các biến dạng từ không gian. Phương pháp này đặc biệt hữu ích vì nó giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và cho phép giám sát cơ sở hạ tầng rộng lớn gần như theo thời gian thực mà không cần phải động tay động chân xuống mặt đất.
Quy trình phương pháp luận để giám sát thành công
Việc thiết lập hệ thống giám sát và kiểm soát kết cấu (SHC) không chỉ đơn thuần là lắp đặt cảm biến; nó đòi hỏi một chiến lược được lên kế hoạch kỹ lưỡng để đảm bảo dữ liệu thu được có ý nghĩa. Đầu tiên, cần có giai đoạn xác định thông số , trong đó bạn quyết định chính xác những gì bạn muốn đo và dữ liệu nào sẽ cho bạn biết liệu kết cấu đó khỏe mạnh hay bị bệnh. Sau đó, bạn chọn thiết bị truyền thông và cảm biến phù hợp nhất để thu thập thông tin đó.
Khi dữ liệu bắt đầu được thu thập, quản lý thông tin sẽ phát huy tác dụng . Đây là giai đoạn xử lý và trình bày dữ liệu để nhanh chóng xác định các bất thường. Bước cuối cùng là tích hợp, bao gồm việc ghép nối tất cả các mảnh thông tin lại với nhau để chủ sở hữu tài sản có thể đưa ra quyết định sáng suốt . Việc kết hợp giám sát liên tục này với các phương pháp kiểm tra không phá hủy thông thường sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện về tình trạng của tài sản.
Ưu điểm về mặt vận hành và kinh tế của SHM
Việc triển khai các giải pháp này không chỉ liên quan đến an toàn mà còn cả hiệu quả tài chính. Bằng cách theo dõi sự phát triển của lỗi và phân tích nguyên nhân gốc rễ (đối chiếu dữ liệu như nhiệt độ và gia tốc cục bộ), các công ty có thể lên kế hoạch bảo trì phòng ngừa . Điều này giúp ngăn ngừa thời gian ngừng hoạt động đột xuất của tài sản, giảm thiểu sự gián đoạn và giảm chi phí sửa chữa dài hạn.
Việc giám sát liên tục cho phép chúng ta chuyển từ mô hình bảo trì phản ứng – nơi chúng ta sửa chữa mọi thứ khi chúng bị hỏng – sang mô hình chủ động. Nhờ khả năng phân tích sự phát triển của các lỗi , rủi ro xảy ra sự cố nghiêm trọng được giảm thiểu và tuổi thọ của cơ sở hạ tầng được tối ưu hóa, đảm bảo tài sản vẫn sinh lời và an toàn trong nhiều thập kỷ.
Sự kết hợp giữa các cảm biến IoT tại hiện trường và cảm biến từ xa vệ tinh, cùng với việc quản lý dữ liệu chặt chẽ, cho phép chúng ta chuyển đổi cách thức chăm sóc cơ sở hạ tầng, thay thế các chuyến thăm định kỳ bằng hệ thống giám sát liên tục giúp phát hiện các lỗi mà mắt thường không thể nhìn thấy và tối ưu hóa chi phí bảo trì thông qua phòng ngừa thông minh.