无源无线螺栓预紧力监测的智能化解决方案

在重大装备、桥梁结构、轨道交通及风电塔筒等工程应用中，螺栓作为关键连接件，其预紧力的准确性直接影响结构的稳定性和安全性。长期以来，如何实现高效、准确且低维护成本的螺栓预紧力监测，一直是工程领域亟待突破的技术难题。

随着传感器技术和物联网技术的发展，无源无线传感方案正逐步走入工程应用前沿，为螺栓预紧力的智能化监测提供了一种全新的解决思路。

（无源无线螺栓预紧力监测的智能化解决方案 图源：摄图网）

传统监测方式的局限性

目前，螺栓预紧力的检测多采用以下方式：

手动扭矩复检：操作依赖人工、效率低、误差大，无法实现持续监测；

应变片方案：虽可实现实时监测，但需布设导线和电源，系统复杂，可靠性不足；

智能螺栓或有源传感器：虽可进行无线通信，但需电池供电，存在续航与维护难题。

这些方式在应用中往往存在部署难、寿命短、维护重等问题，难以满足现代工程对结构健康监测的高要求。

无源无线方案的核心优势

完全无源：传感器无需电池，避免了传统有源系统的供电瓶颈与维护负担；

非接触式读取：通过远距离射频读写器完成数据获取，适用于密闭空间或高危环境；

可集成化设计：传感器可嵌入垫圈、螺母等标准部件中，不影响原有结构；

适用于大规模部署：支持多节点同步读取，便于在大型结构中批量监控。

系统构成与工作流程

无源无线螺栓预紧力监测系统主要包括以下部分：

传感组件：集成在螺栓结构中的无源传感器，响应结构受力引起的形变；

读取设备：便携式或固定式无线读取器，采集传感器的频率响应信号；

数据处理平台：对频率数据进行预紧力反演分析，并与历史数据对比，识别异常；

远程监控系统：通过物联网平台上传数据，支持Web或APP端远程查看与告警推送。

该系统既可用于螺栓安装初期的紧固质量评估，也可用于服役阶段的长期状态监控。

应用场景

高速铁路扣件系统：利用无源无线传感器对轨道扣件预紧力进行实时监测，预防松动；

风电塔筒连接法兰：对高空风载环境下的螺栓状态进行无线远程监控，降低人工登塔检查频率；

大型桥梁钢结构节点：实现多点布设、集中读取，辅助桥梁结构健康评估；

石化和核电设备法兰连接：实现在高温、高压、易燃环境下的螺栓状态监测，保障密封性和安全性。

（无源无线螺栓预紧力监测的智能化解决方案 图源：摄图网）

无源无线螺栓预紧力监测技术，正在为结构健康监测提供一条低功耗、高可靠、易维护的智能化路径。它不仅突破了传统方法在供电与布线方面的限制，也为未来工程结构的智能运维和安全保障提供了坚实支撑。随着更多产业的技术接纳和工程验证，该方案将成为智能制造与智慧基础设施建设中的关键技术支柱。