使用 LabVIEW Real-Time 進行世界第二長斜張橋 -- 希臘安提利翁 (Rion-Antirion) 大橋的結構安全監控作業 - Solutions

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Advitam 公司使用虛擬儀控的強大功能，監控安提利翁 (Rion-Antirion) 大橋的使用情況；該座橋樑總長約 3 公里 (10,000 feet)，並必須承受嚴苛的環境考驗。

Author(s):
Bernard Basile - Advitam, Inc.

Industry:
Process Industries

Products:
Real-Time Module, PXI-6040E, PXI/CompactPCI, SCXI, PXI-1010, PXI-8423/2

The Challenge:
開發結構安全監控 (SHM) 系統，於正常使用、強風，與地震期間，量測並定義安提利翁 (Rion-Antirion) 大橋的情形。

The Solution:
以 NI LabVIEW Real-Time 軟體整合 4 組 PXI/SCXI 機箱，達到資料處理、擷取、控制、儲存，與共用功能。

"此全功能系統可完全滿足客戶所需。並促成法國境內的世界最高橋樑 – 米洛高架橋 (Millau Viaduct) 也試圖採用相似系統。我們將繼續進行系統的最佳化，並於未來針對其他監控系統，提供客制化版本。"

Advitam 公司為法國建築業龍頭 -- 萬喜建築工程公司 (Vinci Construction) 的子公司，主要針對發生偵測 (Occurrence detection) 與風險分析，提供資產管理、公共工程，與結構監控的相關服務。Advitam 公司擁有獨特經驗，也因此可負責設計並建置安提利翁 (Rion-Antirion) 大橋的結構安全監控 (SHM) 系統；該座大橋橫跨於柯林斯灣 (Corinth Strait)，以連接希臘南方的伯羅奔尼薩 (Peloponnese) 半島與希臘大陸。橋身總長 2,883 公尺，必須承受極為強烈的側風吹襲。並由於該處屬於高度地震活動的區域，橋的 2 端位於不同的板塊構造上，，因此造成每年約 2 公分的相對移動距離。

我們所設計的監控系統，必須能夠在此嚴苛環境中作業，並要穩定且持續進行資料串流，以記錄任何可能影響橋樑結構的事件。

建置

在該座橋樑開通的 3 年之前，我們即開始分析相關風險，以找出需要監控的重要因素。Advitam 公司並找出可安裝於橋樑之上的合適感測器。包含：

於橋面板 (Deck)、橋塔、斜張纜線 (Stay cable)，與橋面上安裝3D 加速規，以記錄風力移動特性與地震產生的振動
於斜張纜線與其三角摺擋 (Guesset) 安裝應變規與荷重元
於抗震拉桿 (Expansion joint) 上安裝位移感測器 (Displacement sensor)，以量測橋面板上的熱膨脹情形
於橋塔基座上安裝水位計 (Water-level sensor)，以偵測滲透狀態
於橋面板上安裝溫度感測器，以偵測冰凍情形
於斜張纜線上安裝線性變異位移傳感器 (LVDT)，量測移動幅度
於限制器 (Restrainer) 上安裝荷重元，可於地震過後重新校準
2 組天氣量測站將記錄風力、風向、氣溫，與相對濕度

再加上電源供應與避雷針控制功能，整體系統共需要 372 個量測通道。該系統並要能夠進行擷取、同步化，並動態處理多重訊號，以符合長期監控需要；同時必須提供簡單易用的使用者介面，還要能輸出詳細資訊的報表。在評估高輸入通道數與相關作業環境之後，我們選擇 NI PXI/SCXI 機箱並安裝 NI LabVIEW Real-Time 軟體，以執行所需作業。所建構的系統可穩定執行下列作業：

訊號處理
資料擷取
資料處理
程式控制
資料儲存
資料傳輸

4 座橋塔均各配備 1 組 NI PXI-1010 機箱 (共 8 組 PXI 插槽與 4 組 SCXI 插槽) 與 1 組 NI PXI-8175 控制器；SCXI 訊號處理模組均連接感測器，NI PXI-6040E 模組可擷取資料，NI PXI-8423/2 模組則透過 RS485 整合來自於氣象量測站的資料。每組 PXI 控制器均執行 NI LabVIEW Real-Time 軟體，進行擷取作業並調整量測條件，且比較預設的固定或變動門檻值，依情況觸發警示。此 4 組系統均使用光纖乙太網路，以連接操作機房中的控制電腦。

每組 PXI 介面卡均持續擷取資料並建立記錄檔案，定期傳送至控制電腦中。若有某項數值超過既定門檻值，各組機箱上的選擇性擷取單位 (Selective acquisition unit) 均將進行即時記錄。並其中並整合預先觸發機制 (Pre-trigger mechanism)，可於發出警示之前，先行識別並記錄即將發生的事件。

控制電腦介面將提供不同的視窗，包含所有量測點的全觀概覽 (Synoptic view)。這些量測點一般均以綠色顯示，只要某些量測數值超過門檻，即以紅色表示之。這些介面亦包含自動化與專業函式分析。只要透過數據機即可遠端存取電腦，取得所需資訊或重新定義監控參數。

此全功能系統可完全滿足客戶所需。並促成法國境內的世界最高橋樑 – 米洛高架橋 (Millau Viaduct) 也試圖採用相似系統。我們將繼續進行系統的最佳化，並於未來針對其他監控系統，提供客制化版本。

若需進一步資訊，請聯絡：

Bernard Basile

Advitam

1 bis, rue du Petit Clamart

BP 102

78143 Velizy Cedex

France

Tel: +33 1 01 46 01 85 00

E-mail: bbasile@advitam-group.com

若位於美國境內，則可聯絡：