“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“基于光纖傳感技術的起重機械健康監測系統研制”簡介

    結構健康監測可以準確可靠的評估所監測結構完整性,減少維護費用,增加工作壽命,提高安全度。已經在土木工程方面得到很好的應用，起重機械作為一種大型復雜的機械系統，其結構安全性能直接影響到工程質量及相關人員安全，為進一步提高安全技術水平，保障工作效率，因此有必要開展結構健康監測方面的研究。 
     應變是大型起重設備檢測最為重要的參數之一,它反映了工程結構的固有特征,對局部特性變化——尤其是對局部應力、局部結構損傷比較敏感。而傳統的應變儀測量不能滿足大型起重設備高精度、遠距離、分布式檢測的技術要求。并且其最大的缺點就是只能短期內進行應變測量，不能對金屬結構應變進行長期的監測。 
    光纖傳感器成為應用前景最好的核心傳感元件之一，其體積小,重量輕,可埋入結構,可復用以及無電磁干擾等優點。在各種光纖傳感器中,光纖光柵傳感器可適用于惡劣環境下的長期監測應用中,成為最具發展前景的電類傳感器替代品。 
相信該課題的成功將極大的推進起重機行業的安全技術水平，開拓新的安全性能評價方法，目前項目的初步的目標、主要內容等如下： 

（一）目標 

    通過光纖光柵傳感技術的研究，建立大型起重機械健康監測系統，實現對起重機械結構健康的實時監測、起重機結構安全的預測預警、并能評估起重機械結構安全狀況，為基于光纖光柵傳感技術應用到起重機械這類特種設備提供技術方案，帶動特種設備健康監測技術的提升。健康監測技術提供了起重機械結構在整機運行過程中關鍵參數，并分析得到起重機械結構安全評價和結構剩余壽命；及時捕獲起重機械結構失效事故的前兆、發現其安全隱患、預防突發災難性事故，從而避免重大人員傷亡與財產損失。 

（二）主要研究內容 

研制開發一套基于光纖光柵傳感技術的起重機械健康監測系統。開展對光纖光柵組網監測技術的研究；自主研發監測系統核心部件光纖光柵解調儀；開展基于光纖光柵傳感技術的特種設備結構安全預測預警、安全評價、剩余壽命評價方面研究，制訂基于光纖光柵技術的起重機械健康監測系統的技術標準，為今后光纖光柵廣泛應用到大型特種設備健康監測打下良好的基礎。通過上述相關技術的研究，提升特種設備監測技術水平。發表論文并開展技術服務，推廣應用研究成果。 

（三）主要技術參數和考核指標 

    開發基于光纖光柵傳感技術的起重機械健康監測系統1套，同時對起重機械結構上多個關鍵點應變情況進行監測，測量精度達到1με；對起重機械運行時振動進行監測，測量精度為50 ug，頻響范圍0-1000Hz以評估起重機械結構的整體動力特性；研制四光通道光纖光柵解調儀，波長分辨率為1 pm，同步掃描頻率可在1～50Hz之間設定以滿足監控要求；能對起重機械運行過程中的異常進行預測預警；建立起重機械結構安全評價數學模型和結構剩余壽命數學模型，系統監測中心能實時遠程顯示監測結果并控制現場監測系統；制訂基于光纖光柵技術的起重機械健康監測系統的技術標準。