时间:2024-11-16 01:44:47
来源：江苏省交通运输厅
作者:佚名
□沈煦汤敏
超强台风过境后的第二天，江苏太仓港就呈现出了一片繁忙而有序的景象。太仓港四期的安全总监汪志良看着码头监测系统上一排排绿灯，高兴地拨通了中交三航局港湾院设计所所长卓杨的电话：“你们这个码头‘健康管家’太给力了，我们是江苏最先开工的港口啊！”
汪志良嘴里的“健康管家”正是由中交三航局港湾院为其量身定制的码头全寿命周期健康监测系统，该系统不仅能第一时间捕获码头早期异常信号，还能快速确定损耗部位及损耗程度，帮助指导码头修复。“为码头‘精准把脉’的同时还能节省200万余元的人工监测费用。”卓杨开心地说。
为码头植入“芯片”预测风险
太仓港地处长江和沿海开放交会处，具有“中国内河集装箱第一大港”的美誉。随着近年来长三角经济圈迅猛发展，到港船舶日趋大型化，太仓港在运营期间常会遇到船舶的非正常撞击、大船靠小码头等情况，码头受损严重，使用寿命大打折扣。建设具有提前预测风险、评估安全形势功能的智慧港口监测系统迫在眉睫。
智慧港口区别于传统码头的关键在于为码头植入“芯片”，即从沉桩开始就要安装传感器，以便后期捕捉数据。太仓港四期建设初期，中交三航局港湾院团队便提前介入，对传感器研发、安装、使用等进行设计研发。
传感器要感知船舶撞击力，先要录入码头荷载信息，团队成员刘旭借助游乐场充气堡设施大开脑洞。“充气堡每个位置结构不一样，小朋友撞击上去的反弹力也不一样，我们是否可以通过不同结构的变换组合对靠泊力进行监测？”
研发团队立马开始建模、计算、试验，无数个公式交错联动，不到一周，他们设计研发出“与码头橡胶护舷相匹配的船舶撞击力传感器”，实现实时监测不同船型的船舶撞击力捕捉目标。
从管码头到管数据“对症下药”
码头桩基有近3000根，施工结构复杂，传感器安装在哪里成了困扰团队的又一难题。
卓杨带着团队对码头设计资料充分分解，在施工现场开展为期3个月的调研，观察施工流程，仔细分析码头各种结构受力和变形的情形，确定码头感应敏感部位，在监测系统的设计图纸上预留安装孔洞，进而保证码头功能不受影响。
最终，团队在参考室内模型试验、数值分析的基础上，设计出了在码头的桩基、横梁、纵梁等关键部位埋设150余个应变传感器、42个测斜仪和16个位移监测点的方案，成功搭建出了可以24小时收集码头受力数据的监测系统。
系统框架搭建好后，团队又为数据存储与分析犯了愁：全年365天，每天24小时不间断获取数据，数据量庞大且无法直接体现码头结构的受力状况。
项目团队在参考了动态时间规整、数据归一化等处理方法后，改进了相关性算法，创新性地建立了数据聚类库。“如果说数据库是存放数据的‘房子’，那么聚类库就是每一类数据存放的‘房间’，将诊断为相同‘病症’的数据存放在同一间房间中，可以用于对后续获取数据的验证与分类，实现码头健康问题的‘对症下药’。”刘旭介绍。
太仓港码头四期的全寿命周期健康监测系统已运行近5年，全天候提供体检和诊断报告，实现智慧港口从管码头到管数据的转变。“有了这个系统不再担心恶劣天气，看着屏幕上的动态数据很安心。”汪志良说。
本文刊于《中国交通报》11月13日5版