地震工程實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員Chad Lyttle正在研究一種傳感器陣列，該傳感器陣列用于監(jiān)視建筑物的移動(dòng)，以加快知情的響應(yīng)決策以及與大地震后建筑物的安全評(píng)估，維修和重新使用有關(guān)的工作。

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)場測試的新型光學(xué)傳感器技術(shù)和軟件發(fā)布后，可以更快地評(píng)估地震中受損的建筑物，橋梁和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的安全性和響應(yīng)選項(xiàng)。

能源部核安全辦公室將繼續(xù)提供24萬美元的新資金，繼續(xù)進(jìn)行開發(fā)。去年部署了基于激光的傳感器的原型。這筆新的贈(zèng)款將推動(dòng)基于光學(xué)的新技術(shù)的設(shè)計(jì)，該技術(shù)可直接測量兩個(gè)方向上的層間漂移（建筑物各樓層之間的位移）。層間位移是建筑物變形的基本量度，可通過多種方式評(píng)估建筑物的性能

“目前的傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)已在我們的地震實(shí)驗(yàn)室中完成，”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(jí)科學(xué)家David McCallen說。“這項(xiàng)技術(shù)可以改變?cè)u(píng)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)。”

該系統(tǒng)旨在提供前所未有的能力，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)建筑物安全評(píng)估，維修和重新使用的知情響應(yīng)決策和工作。

建筑傳感器系統(tǒng)的圖形

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約兩個(gè)城市街區(qū)，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(duì)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(jí)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(duì)我們來說，部署是一個(gè)活躍的，活躍的測試平臺(tái)，這對(duì)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(dòng)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�！�

該系統(tǒng)將為DOE提供前所未有的能力，使其能夠在地震發(fā)生后立即從任何異地位置確定關(guān)鍵設(shè)施的運(yùn)營能力，并做出明智的時(shí)間決定性決策。

新一代光學(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(dòng)的振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行了測試，該振動(dòng)臺(tái)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(dòng)的地震運(yùn)動(dòng)。

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(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和RF通信。

“以前的傳感器一代比我們現(xiàn)在能夠部署的系統(tǒng)要大得多，”麥卡倫說�！巴ㄟ^結(jié)合從前幾代系統(tǒng)中汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)而獲得的設(shè)計(jì)功能，現(xiàn)在它已經(jīng)是我們?cè)�始傳感器設(shè)計(jì)的四分之一。

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)漂移。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)理帕特里克·拉普拉斯（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)的許多過去挑戰(zhàn)更加可實(shí)現(xiàn)。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�！�

使用伯克利實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)建模還將導(dǎo)致數(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，在結(jié)構(gòu)中引入自我監(jiān)控和自我報(bào)告的能力將為實(shí)現(xiàn)自我診斷結(jié)構(gòu)提供機(jī)會(huì)，從而使時(shí)間得以實(shí)現(xiàn)。基于數(shù)據(jù)的關(guān)鍵決策，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)健康狀況監(jiān)測和損壞檢測打開了新窗口應(yīng)用程序。

來自內(nèi)華達(dá)大學(xué)里諾工程學(xué)院的項(xiàng)目合作者包括戴維·麥卡倫（David McCallen）教授；Floriana助理教授；研究助理Patrick Laplace；和技術(shù)人員Chad Lyttle和Todd Lyttle在土木工程地震研究實(shí)驗(yàn)室中心制造和部署GENIII傳感器。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的合作者包括實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營的Connie Lin和Bill Wright，負(fù)責(zé)傳感器的部署和現(xiàn)場測試。