Công nghệ đột phá: Kajima dùng cáp quang giám sát biến dạng hạ tầng – Từ xa, thời gian thực
Annie Nguyễn
Ngày 29 tháng 5 năm 2026
Tập đoàn xây dựng hàng đầu Nhật Bản Kajima đang ứng dụng công nghệ cảm biến sợi quang phân bố do chính công ty phát triển để mở rộng đáng kể phạm vi và ứng dụng giám sát kết cấu công trình. Sau thành công ở các công trình ngầm, Kajima đã bắt đầu thử nghiệm trên cầu đường bộ cao tốc và cống hầm (culvert tunnel), với mục tiêu giám sát tức thời khu vực lên tới 100 km chỉ từ một điểm đo duy nhất.
Cáp quang đo lường được lắp đặt trên các tấm bê tông cốt thép của đường hầm, v.v.
Công nghệ này kết nối cáp quang chuyên dụng đo đạc biến dạng với mạng cáp quang viễn thông đã được lắp đặt dọc các tuyến cao tốc. Sử dụng thiết bị đo từ xa công suất lớn của Công ty Điện Oki (Oki Electric Industry), các thiết bị đo được đặt tập trung tại một điểm và có thể giám sát liên tục phạm vi khoảng 100 km. Hiện tại, Kajima đang phối hợp với Công ty Đường cao tốc Đông Nhật Bản (East Nippon Expressway Company) để thực nghiệm hệ thống "Giám sát thời gian thực đường cao tốc bằng mạng lưới thần kinh cáp quang".
Khu vực thử nghiệm là đoạn cao tốc Joshin-etsu từ nút giao Kosoku (thành phố Chikuma, tỉnh Nagano) đến nút giao Matsuida-Myogi (thành phố Annaka, tỉnh Gunma) – dài khoảng 100 km. Vào ngày 26 tháng 5, Kajima đã công bố với báo chí hiện trường thử nghiệm đầu tiên tại khu vực蓬平 (Yoshigadaira), thành phố Chikuma.
Kawabata, Trưởng phòng
Theo Kajima, đây là lần đầu tiên tại Nhật Bản thử nghiệm kết nối cáp quang viễn thông hiện có với cáp quang đo đạc mới lắp đặt. Tại hiện trường được công bố, cáp quang đo đạc đã được lắp đặt trên tường trong hầm, mặt đường, tường ngoài và đỉnh vòm của cống hầm được xây dựng để chống trượt lở đất. Hệ thống có thể đo được biến dạng kết cấu, nhiệt độ mặt đường, đồng thời dựa vào rung động từ xe cộ để tính toán vận tốc trung bình và tình trạng ùn tắc.
Điểm đột phá về kỹ thuật: Thiết bị đo đường dài của Oki Electric có thể đo khoảng 50 km cho một hướng. Bằng cách đặt thiết bị này ở vị trí trung tâm của đoạn thử nghiệm dài 100 km, hệ thống có thể giám sát toàn bộ chỉ từ một điểm – vượt xa giới hạn 40 km của thiết bị truyền thống, đồng thời giảm số lượng thiết bị và chi phí.
Định hướng phát triển tiếp theo: Ông Kawabata Junichi, Trưởng phòng Công nghệ cáp quang của Kajima, cho biết: "Chúng tôi muốn mở rộng ứng dụng cảm biến cáp quang phân bố – vốn chủ yếu dùng trong quản lý thi công – sang lĩnh vực duy tu bảo dưỡng sau xây dựng và tối ưu hóa giao thông đường bộ, góp phần phục vụ xã hội." Thách thức trước mắt là nâng cao khả năng để một sợi cáp quang có thể đồng thời vừa giám sát biến dạng kết cấu vừa giám sát giao thông thời gian thực.
Tổng quan hệ thống (từ thông cáo báo chí)
Giải thích sơ đồ: Hệ thống Giám sát Cơ sở Hạ tầng Thông minh bằng Cáp Quang
Hình ảnh minh họa hệ thống giám sát thời gian thực (Real-time Monitoring System) cho cơ sở hạ tầng giao thông sử dụng cáp quang (Optical Fiber).
Các thành phần chính:
- Trung tâm điều khiển: Nhân viên giám sát qua nhiều màn hình, thu thập và phân tích dữ liệu từ hệ thống.
- Đám mây (Cloud): Nơi tích trữ và phân tích dữ liệu lớn.
- Cáp quang dọc theo tuyến đường:
- Dùng để truyền dữ liệu (màu cam).
- Giám sát lưu lượng giao thông thời gian thực (màu xanh).
- Giám sát biến dạng cấu trúc (đường đứt nét).
- Ứng dụng giám sát:
- Cầu đường (cầu, mố cầu, mặt đường).
- Hầm (tunnel).
- Lưu lượng giao thông.
- Biến dạng cấu trúc công trình.
Ưu điểm: Hệ thống cho phép giám sát liên tục, phát hiện sớm hư hỏng, đảm bảo an toàn với khoảng cách lên đến 100km cho một khu vực đo lường (Measurement Area).
Đây là công nghệ Fiber Optic Sensing hiện đại, thường được áp dụng trong các dự án giao thông thông minh (Smart Infrastructure).
