หน้าแรก arrow มุมวิชาการ arrow ระบบติดตาม และเฝ้าระวังโครงสร้างสะพาน
ระบบติดตาม และเฝ้าระวังโครงสร้างสะพาน
เขียนโดย ดร.วรรณสิริ พันธ์อุไร   
ภาวะสุขภาพ (Health) ภาวะโรค (Disease) และภาวะความเสื่อม (Risk) ในคนสามารถปรับเปลี่ยน หรือลดอัตราการเกิดได้ ด้วยการเฝ้าสังเกต จัดทำข้อมูลสุขภาพ ของสภาพร่างกายของผู้เข้ารับการตรวจโดยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญ ภาวะดังกล่าวสามารถเกิดได้ในสิ่งก่อสร้างพื้นฐานทางวิศวกรรมโยธาเช่นเดียวกัน การที่จะทราบได้ถึงภาวะสุขภาพโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีระบบเฝ้าสังเกตสภาพการใช้งานของโครงสร้างดังกล่าว ทั้งนี้เพื่อผลในการตรวจสอบซ่อมแซมและบูรณะโครงสร้างดังกล่าวให้อยู่ในสภาพสมบูรณ์ แข็งแรงและปลอดภัย

Image

Image
รูปที่ 1 สะพานพระราม9 และสะพานทีปังกรรัศมีโชติ

สะพานเป็นส่วนหนึ่งในระบบเครือข่ายคมนาคมที่มีความสำคัญของประเทศ สะพานที่สำคัญๆในกรุงเทพมหานครอาทิเช่นสะพานพระราม 8 สะพานพระราม 9 สะพานทีปังกรรัศมีโชติ ซึ่งในปัจจุบันมีปริมาณจราจรที่หนาแน่น เพื่อทำให้สะพาน ยังคงความแข็งแรง มีความปลอดภัยในการใช้งานและมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน จึงจำเป็นที่จะต้องมีการตรวจสอบความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับส่วนต่างๆ ของสะพานเป็นประจำ เพื่อให้ทราบถึงความสามารถในการใช้งานของสะพาน สามารถกำหนดการบำรุงรักษาและวางแผนการซ่อมแซมเมื่อเกิดความเสียหายได้ทันท่วงที ระบบติดตามและเฝ้าระวังโครงสร้างสะพาน (Bridge Health Monitoring System) เป็นเทคโนโลยีอีกหนทางเลือกหนึ่งซึ่งกำลังเป็นที่นิยมใช้แพร่หลาย ปัจจุบันระบบดังกล่าวถูกติดตั้งอยู่บนสะพานที่สำคัญๆทั้งในภูมิภาคเอเชียและยุโรป ระบบดังกล่าวได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเป็นลำดับเพื่อให้มีความทันสมัย สะดวกต่อการใช้โดยคงวัตถุประสงค์หลักในการเฝ้าติดตามพฤติกรรมของโครงสร้างสะพานแบบทันเวลา (real time) และไม่ก่อให้เกิดผลกระทบแก่โครงสร้าง (Nondestructive Testing) ผ่านโครงข่ายอินเตอร์เน็ตซึ่งจะช่วยให้ทราบได้ว่าชิ้นส่วนโครงสร้างใดของสะพานเกิดความเสียหาย หรือมีการเคลื่อนตัวที่ผิดปกติอันเนื่องมาจากภาวะปัจจัยแวดล้อมต่างๆ และวิศวกร หน่วยงานผู้ดูแลสะพานที่เกี่ยวข้องสามารถแก้ไขได้ทันท่วงที ทั้งนี้เพื่อลดปัญหาที่อาจลุกลามจนเกิดความเสียหายร้ายแรง

Image
รูปที่ 2 ระบบติดตามและเฝ้าระวังโครงสร้างสะพาน (Bridge Health Monitoring System)

ระบบติดตามและเฝ้าระวังโครงสร้างสะพาน (Bridge Health Monitoring System) ประกอบด้วยระบบย่อยหลายระบบโดยในแต่ละระบบหน้าที่สัมพันธ์กัน อันได้แก่
 1. ระบบย่อยสำหรับการตรวจวัด (Sensor Sub-system) ประกอบด้วยอุปกรณ์ตรวจวัดการสั่นไหว (Accelerometer) อุปกรณ์วัดความเร็วลม (Anemometer) อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ (Temperature Gauge) อุปกรณ์วัดอัตราส่วนการยืดหดตัวของชิ้นส่วน (Strain Gauge) และอุปกรณ์วัดความเอียง (Tilt Meter)
 2. ระบบย่อยอ่านสัญญาณและบันทึกข้อมูล (Data Acquisition Sub-system) ทำหน้าที่อ่านสัญญาณไฟฟ้าจากอุปกรณ์ตรวจวัดและบันทึกผล
Image

3. ระบบย่อยส่งข้อมูล (Communication Sub-system) ทำหน้าที่เป็นตัวกลางเชื่อมต่อระหว่างระบบรวบรวมข้อมูลและระบบย่อยแสดงผลประกอบด้วย DSL Modem และสายสัญญาณ
4. ระบบย่อยแสดงผล (Data Display Sub-system, DDS) ทำหน้าที่แสดงผลจากข้อมูลที่ส่งมาจากระบบย่อยรวบรวมข้อมูล แบ่งการทำงานออกเป็น 2 โมดูล คือ โมดูลสำหรับการแสดงผลของอุปกรณ์ตรวจวัดการสั่นไหว (Accelerometer) อุปกรณ์วัดความเร็วลม (Anemometer) อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ (Temperature Gauge) และโมดูลสำหรับแสดงผลอุปกรณ์วัดอัตราส่วนการยืดหดตัวของชิ้นส่วน (Strain Gauge) และอุปกรณ์วัดความเอียง (Tilt Meter)

Image

Image
รูปที่ 4 ต้วอย่างโมดูลระบบย่อยแสดงผลข้อมูลและตำแหน่งขณะทำการตรวจวัด

ข้อมูลที่วัดได้จากระบบติดตามและเฝ้าระวังโครงสร้างสะพานจะถูกนำไปประมวลผลร่วมกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ และไฟไนต์อิลิเมนต์โมเดลเพื่อทราบได้ถึงสภาพการใช้งาน ความเสียหายรวมถึงคุณสมบัติต่างๆทางพลศาสตร์ของโครงสร้างสะพานซึ่งประกอบด้วยความถี่ธรรมชาติ (โดยทั่วไปน้อยกว่า 20 เฮิรทส์) รูปแบบการสั่นไหวของโครงสร้างสะพาน อัตราส่วนความหน่วง และค่าตัวคูณทางพลศาสตร์ของโครงสร้างสะพานภายใต้น้ำหนักบรรทุก (Dynamic Amplification Factor หรือ Impact Factor)

Image
รูปที่ 5 ข้อมูลความสั่นไหวบางส่วนที่ถูกนำไปประมวลร่วมกับไฟไนต์อิลิเมนต์โมเดลเพื่อประเมิณสุขภาพของสะพาน

ระบบติดตามและเฝ้าระวังโครงสร้างสะพาน (Bridge Health Monitoring System) ในปัจจุบันยังคงมีราคาสูงทั้งนี้เนื่องมาจากการนำเข้ามาของระบบ อุปกรณ์ตรวจวัดรวมถึงผู้เชี่ยวชาญและวิศวกรจากต่างประเทศ แต่เมื่อเทียบกับราคาค่าก่อสร้าง ค่าซ่อมแซม และความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สินอันจะเกิดแก่ผู้ใช้สะพานก็ดูเหมือนว่าจะคุ้มค่ากับการลงทุน

การผลิตอุปกรณ์โดยใช้องค์ความรู้และภูมิปัญญาที่มีอยู่เพื่อการทดสอบในงานวิศวกรรมโยธาขึ้นใช้เองในประเทศ รวมไปถึงการวิเคราะห์วิจัยและพัฒนาองค์ความรู้ในทางตรงทั้งในเชิงวิชาการและทางปฏิบัติสำหรับการพัฒนาและประยุกต์ใช้แนวคิดเครือข่ายตัวตรวจรู้เพื่อการตรวจวัดสภาพการใช้งานของโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธาแก่นักวิชาการและวิศวกรไทยดูเหมือนจะเป็นอีกหนทางเลือกหนึ่งที่จะเป็นประโยชน์ องค์กรส่วนภาครัฐและเอกชนสามารถร่วมกันช่วยสนับสนุนซึ่งนอกจะเป็นผลดีกับประเทศในทางตรงแล้ว ยังเป็นการน้อมรับกระแสพระราชดำรัสขององค์พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวมาปฏิบัติ ซึ่งจะเป็นผลดีต่อการตรวจสอบสะพานรวมถึงโครงสร้างประเภทอื่นๆทั้งในยามปกติหรือในยามเกิดภัยพิบัติธรรมชาติขึ้นในอนาคต

Image
รูปที่ 6 เครื่องมือวัดต้นแบบผลิตในประเทศไทยเพื่อการตรวจวัดสภาพการใช้งานของโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา

ดร.วรรณสิริ พันธ์อุไร
หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ 
มหาวิทยาลัยมหิดล
อีเมลนี้จะถูกป้องกันจากสแปมบอท แต่คุณต้องเปิดการใช้งานจาวาสคริปเพื่ออ่านมันได้

 
ถัดไป >

[+]
  • Narrow screen resolution
  • Wide screen resolution
  • Increase font size
  • Decrease font size
  • Default font size
  • fresh color
  • warm color