無線感測+GPS定位 橋梁監測一把罩

羅智華 |2013.12.13
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 橋梁並非金剛不壞之身,而有使用期限與壽命,圖為舊金山「金門大橋」。圖/關文傑
 橋梁會因結構老化、水流沖刷等因素而出現掏空、毀損甚至斷裂等危機,必須要定期檢測才能為安全把關。 圖/陳宏睿、張進安、劉星君
 橋梁會因結構老化、水流沖刷等因素而出現掏空、毀損甚至斷裂等危機,必須要定期檢測才能為安全把關。 圖/陳宏睿、張進安、劉星君

 超級颱風「海燕」上個月侵襲菲律賓,造成當地重大災害,不只許多民眾賴以安身立命的美麗家園頓時成了汪洋一片的水鄉澤國,橋梁、馬路等交通要道也被滾滾洪流沖毀,不但造成救災與運輸民生物資的不便,也讓原本就嚴重的災情雪上加霜,後續重建工作也更為千頭萬緒。

 類似情景也曾在台灣南部上演,四年多前的莫拉克颱風所挾帶的超大雨量亦造成當時上百座大大小小的橋梁,因雨勢不斷沖刷而毀壞,造成對外交通中斷,讓救援工作更加艱難,相關問題不僅突顯出橋梁即時監測系統的重要性,也讓人思考橋梁結構的安全問題。

 隨著近年來全球氣候變遷愈來愈劇烈、出現極端氣候的頻率也愈來愈常見,沒有人知道何時還會有下一個超強颱風海燕出現。我們能做的就是加強硬體結構安全與強化預警系統機制,讓相關單位可以在災難發生前提前一步得知,努力將可能發生的災害降到最低。

 根據統計,台灣目前的橋梁數量大約是兩萬多座,其中有數百座是使用時間已達三十年以上的老橋梁,針對這些上了年紀的橋梁,政府單位更需要加強檢測其結構安全與否,才能讓民眾安心過橋。

 除了「橋梁年紀」所導致的橋梁老化外,可能造成橋梁毀損或斷裂的危險因子還包括地震、颱風、洪水沖刷、水文變遷等多元因素。以台灣的橋梁來說,由於當中不少是屬於跨越河流兩岸的跨河大橋,當颱風豪雨一來時,很容易因為河水暴漲,導致強烈水流不斷沖刷橋墩,日積月累下來就可能導致橋墩受到侵蝕,影響橋梁品質與結構,進而引發潛在危險性。

 有鑑於過去幾年來發生的多起橋梁斷裂、倒塌意外事件,台灣大學土木工程學系教授曾惠斌與成功大學土木工程系系主任朱聖浩等多位學者特別組成涵蓋土木、電子、測量工程的跨領域團隊,花了三年時間研發出整合GPS及通訊光電技術的橋梁防災監測平台,也就是「即時橋梁沖刷監測系統」。

 參與研究的土木學者朱聖浩表示,過去的橋梁監測技術因為受限於有線傳輸,不僅在安裝上與設計上有諸多限制,還得進行資料傳輸管線的安裝與後續維護,導致監測系統的安裝成本高、時間長,且移動不易。不過,隨著網路科技的日新月異,也讓傳統的橋梁監測系統有了改頭換面的新契機。以這套「即時橋梁沖刷監測系統」為例,就是利用無線感測器網路的科技,把用來監測橋樑沖刷程度的儀器與無線傳輸相結合,讓監測資料可以直接透過無線傳輸裝置傳送給資料收集器,並搭配GPS的定位定時功能來進行遠端無線網路的橋梁監測,藉此節省監測的成本與時間。

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