پل‌های بتنی از مهم‌ترین سازه‌های زیرساختی کشور هستند و پایداری آن‌ها نقش مستقیم در ایمنی حمل‌ونقل دارد. یکی از چالش‌های اصلی در بهره‌برداری از پل‌ها، تشخیص به‌موقع لرزش‌های غیرعادی و تغییرات رفتاری سازه است که ممکن است نشانه‌ای از ترک، ضعف مصالح، خستگی سازه یا کاهش مقاومت در بخش‌های بحرانی باشد. فناوری اینترنت اشیا (IoT) با ایجاد شبکه‌ای از حسگرهای توزیع‌شده، امکان پایش بلادرنگ و مداوم لرزش پل‌ها را فراهم کرده و جایگزینی کارآمد برای روش‌های سنتی مانند بازدیدهای دوره‌ای و تست‌های غیرمداوم است.
اجزای اصلی سیستم پایش لرزش پل مبتنی بر IoT
۱. حسگرهای لرزش (Accelerometer)
این حسگرها با دقت بالا پارامترهایی مانند:
شتاب سه‌محوره
فرکانس لرزش سازه
جابه‌جایی و انحراف
دامنه نوسانات ناشی از بار مرده و زنده
را اندازه‌گیری می‌کنند. در پل‌های بزرگ، حسگرها در نقاط کلیدی مانند تیرهای اصلی، کابل‌ها، پایه‌ها و عرشه نصب می‌شوند.
۲. حسگرهای مکمل
برای تحلیل دقیق‌تر شرایط سازه، در کنار شتاب‌سنج‌ها از حسگرهای زیر نیز استفاده می‌شود:
Strain Gauge برای اندازه‌گیری کرنش
Tilt Sensor برای تشخیص تغییر زاویه
Temperature & Humidity Sensor برای تاثیرگذاری شرایط محیطی بر رفتار بتن
ترکیب داده‌های این سنسورها امکان تحلیل سلامت سازه (SHM) را با دقت بالا فراهم می‌کند.
۳. گره‌های IoT (Sensor Nodes)
گره‌ها داده‌ها را دریافت، پردازش اولیه انجام داده و به شبکه مرکزی ارسال می‌کنند.
ویژگی‌های مهم این گره‌ها:
مصرف توان پایین
قابلیت کار با باتری‌های بلندمدت
فیلتراسیون نویز سیگنال
امکان درک رویداد با الگوریتم‌های Edge Computing
۴. پروتکل‌های ارتباطی
به دلیل فاصله زیاد بین حسگرها و محدودیت دسترسی به کابل‌کشی، شبکه‌های بی‌سیم کم‌مصرف بهترین گزینه هستند، مانند:
LoRaWAN (برای طول مسیر زیاد و مصرف باتری بسیار پایین)
NB-IoT (پوشش عالی در مناطق شهری و روستایی)
Wi-SUN (مناسب برای شبکه‌های گسترده شهری)
این شبکه‌ها داده‌ها را به گیت‌وی‌های مرکزی پل ارسال می‌کنند.
۵. پلتفرم تحلیل و داشبورد
در پلتفرم ابری، داده‌ها ذخیره و تحلیل می‌شوند. قابلیت‌های کلیدی:
تحلیل فرکانس طبیعی سازه
تشخیص انحراف در الگوی ارتعاش
شناسایی ترک‌های احتمالی با مدل‌های یادگیری ماشین
تعیین نقاط پرخطر و ارائه هشدار فوری
نمودارهای تاریخی برای تحلیل روند تخریب
کاربردهای کلیدی پایش لرزش با IoT
۱. تشخیص زودهنگام آسیب سازه
کاهش یا افزایش غیرعادی فرکانس طبیعی پل می‌تواند نشانه‌ای از ترک، خستگی یا کاهش سختی بتن باشد. سیستم IoT این تغییرات را در لحظه تشخیص می‌دهد.
۲. کاهش نیاز به بازدیدهای پرهزینه
به‌جای روش‌های سنتی که نیازمند حضور متخصص در محل است، داده‌ها به‌شکل ۲۴/۷ در دسترس هستند.
۳. افزایش ایمنی در عبور و مرور
با فعال شدن هشدار در مواردی مانند ضربه، زلزله یا بارگذاری بیش‌ازحد، تردد می‌تواند فوراً کنترل یا متوقف شود.
۴. تحلیل رفتار سازه در طول عمر
جمع‌آوری داده‌های بلندمدت امکان مدل‌سازی دقیق رفتار سازه و برنامه‌ریزی برای تعمیرات پیشگیرانه را فراهم می‌کند.
در پل میلاو، یکی از بلندترین پل‌های اروپا، بیش از ۲۰۰ حسگر شتاب‌سنج، کرنش و دما نصب شده است. داده‌ها از طریق گره‌های IoT به مرکز کنترل منتقل می‌شوند و تحلیل فرکانسی آن‌ها تاکنون چندین مورد تغییر رفتاری ناشی از بادهای شدید و تنش‌های حرارتی را آشکار کرده است. این سیستم باعث کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش قابلیت اطمینان سازه شده است.
جمع‌بندی
پایش لرزش پل‌های بتنی با شبکه حسگر IoT یکی از مؤثرترین روش‌ها برای افزایش عمر مفید سازه، کاهش هزینه‌های نگهداری و ارتقای ایمنی است. IoT با قابلیت اندازه‌گیری دقیق، ارسال بلادرنگ داده‌ها و تحلیل هوشمند، امکان مدیریت سازه‌ها را متحول کرده و cities را به سمت زیرساخت‌های هوشمند و پایدار هدایت می‌کند.
اگر به دنبال پیاده‌سازی این سیستم در پروژه‌های صنعتی خود هستید، همین حالا با شماره های ۰۹۱۲۸۵۷۸۰۴۶ و ۰۹۱۲۰۱۹۱۳۶۸ تماس بگیرید و یا به ایمیل info@iotbiz.ir درخواست خود را ارسال کنید تا مشاوره رایگان دریافت کنید و راهکار مناسب را دریافت کنید.