在沿海能源码头（如LNG接收站）的运营中，靠船墩是关键受力结构。一旦因船舶非正常撞击等原因导致墩台出现明显裂缝、护舷失效、结构残余变形，如何在不中断运营的前提下确保安全？如何科学判断结构性能的演变趋势？

针对这一类需求，华和光电设计并部署了一套长期、自动化、高精度的实时监测系统。

实施案例：光纤光栅+GNSS融合监测系统

我们已在国内某沿海大型能源码头，成功实施了针对受损靠船墩的系靠泊实时监测项目。

该项目以受损墩台为重点监测对象，同时选取一个完好的参照墩进行对比分析。我们为该项目提供了从传感器选型、现场安装、系统集成到数据平台的全流程解决方案。

系统核心构成

位移/沉降

防爆型GNSS接收机（北斗/GPS），毫米级实时三维监测；
倾斜

光纤光栅双轴倾角计，高精度感知微小倾斜变化
振动

光纤光栅三向加速度计，识别结构固有频率与异常振动
墩台混凝土应力

光纤光栅表面应变计，监控裂缝两侧及关键截面的应力状态
钢管桩应力

光纤光栅表面应变计（加大量程），监控桩顶最不利位置的应力水平
裂缝

光纤光栅裂缝计，精确跟踪墩台表面裂缝的发展情况

监测技术依据

本项目严格遵循以下规范执行：

《水运工程结构试验检测技术规范》（JTS 233-2021）；

《水运工程水工建筑物原型观测技术规范》（JTS 235-2016）；

《水运工程自动化监测技术规范》（JTS/T 305-2021）；

《港口水工建筑物结构健康监测技术规范》（JTS/T 312-2023）；

技术优势

本质安全：光纤光栅传感器无电路，无需现场供电，完全抗电磁干扰，适用于防爆区域；

串联布设：一根光纤可串接多个传感器，大幅减少线缆工程量，适合码头长距离传输；

温度自补偿：应变计内置温补FBG，自动消除温度影响，数据更准确；

多参量融合：位移+应变+振动+裂缝+环境+系缆力综合判断，避免单一指标误报；

长期稳定：光纤光栅无零点漂移，适合数年连续监测；

布点方案

• 位移监测点：在受损墩台的关键角点、完好参照墩的对角位置，以及岸上稳定区域布设GNSS监测站，形成位移监测基准网。

• 应力应变监测点：在墩台顶面裂缝两侧、侧面裂缝区域，以及钢管桩桩顶位置布设应变计，覆盖最不利受力截面。
• 裂缝监测点：沿墩台主要裂缝走向布设裂缝计，重点监控贯穿性裂缝的扩张情况。

• 倾斜与振动监测点：在墩台侧面及顶面按正交方向布设倾角计与加速度计，用于获取结构姿态与动力特性。

所有传感器通过铠装光缆串联接入防爆机柜内的光纤光栅解调仪，实现数据集中采集与远程传输。

现场实施照片

实施成果验证

该系统在该项目中已进入长期运行阶段，实现了：

• 船舶靠泊、系泊、离泊全过程中结构响应的实时捕捉；

• 受损墩台裂缝发展趋势的连续跟踪；

• 建立了一套自动化监测软硬件架构；

• 为业主是否限制靠泊、何时维修加固提供量化数据支撑；

方案特点与价值

本项目采用的监测方案已在真实运营环境中得到完整验证，技术成熟、系统稳定、数据可靠。该方案并非“定制化试验”，而是一套可标准化输出的监测体系，能够快速适配以下同类场景：

• 遭遇非正常撞击后需持续监控的靠船墩；
• 老旧码头结构安全评估与长期监测；
• 新建码头智能运维系统配套；
• 其他港口水工结构的健康监测；

我们可提供从方案设计、设备选型、现场实施到数据分析的一站式服务，帮助业主单位实现从“被动抢险”到“主动预警”的安全管理升级。

结语

本项目将光纤光栅传感技术与北斗高精度定位深度融合，为受损靠船墩构建了一套全天候、自动化的“感知神经系统”。即便结构遭遇意外损伤，科学布设的监测体系也能让安全可控、风险可视。从这一个项目到一类场景，一种可复用的技术范式正在形成。当码头设施具备自我感知、主动预警的能力，港口安全便从“事后处置”走向“事前预防”——这正是结构健康监测技术的核心价值所在。