小型混凝土垫块承担新的安全监测功能
菲律宾结构工程师阿尔德雷·翁凭借 Sentinel 荣获2026年詹姆斯·戴森奖全球可持续发展奖。该系统将普通混凝土垫块改造成传感器，用于探测可能出现的结构损伤。项目介绍列出的单块制造成本为10比索；这项发明利用电阻变化向工程师发出警报，提示混凝土内部可能存在不易察觉的裂缝。
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詹姆斯·戴森基金会于2026年11月4日公布获奖结果。基金会的全球获奖者公告称，翁将获得3万英镑（约240万比索），用于继续开发这项技术。这位25岁的德拉萨大学毕业生在一年多的时间里测试了125多个混凝土样本，随后将系统安装到菲律宾一栋建筑中进行监测。
Sentinel 针对的是地震发生后的棘手局面：许多建筑需要同时接受检查，而混凝土内部的损伤往往难以发现。能够标示变化的传感器或可帮助工程师判断哪些地方需要进一步检查，让他们在两次现场巡查之间以及强烈震动发生后都能掌握相关信息。
翁用务实的方式说明了这项发明的目的：
“有了 Sentinel 这样的传感器，我们就能知道建筑何时出现损伤，并及时介入。我们可以尽早采取措施，避免损伤不断累积，最终造成代价高昂且危险的结构失效。”翁说。
建筑安全评估仍由工程师负责。Sentinel 会针对可能的损伤发出警报；目前，它的作用是指出问题所在，让具备相应专业知识的人进一步调查。
混凝土如何变成传感器
传统混凝土垫块用于在浇筑混凝土前固定钢筋。钢筋能增强完工后的结构，垫块则帮助钢筋保持在设计要求的位置。Sentinel 保留了垫块原有的建筑功能，同时增加了电气测量能力。
混入垫块的导电材料形成细小通路，让电流得以通过。嵌入式电极将混凝土连接到电子模块。该模块向垫块发送受控电信号，测量其电阻，并与称为基准值的初始读数进行比较。
电阻表示材料对电流通过的阻碍程度。当荷载或裂缝改变 Sentinel 内部的导电通路时，电阻也会随之变化。变化幅度达到一定程度后，系统便会标示可能存在损伤，并将读数无线传输至监测仪表盘。
在一次原型演示中，翁将垫块掰成两半，切断了电流。持续亮起的红灯表示可能出现裂缝。这次演示直观地展现了基本原理：材料受损会改变设备测量到的电信号。
10比索的价格涵盖什么
Sentinel 的官方项目介绍列出的混凝土垫块制造成本为每块10比索，约合0.15美元。整套系统还需要电极、电子模块，以及收集和显示读数的方式。目前尚未公布完整安装成本。
翁选择垫块，是因为建筑工人本来就会使用这种构件。将传感功能融入其中，可以让垫块兼具两种用途，无需增加单独的结构构件。在确保材料对损伤足够敏感的同时，控制成本也是一项优先考虑。
建筑检查成本也影响了这项构想。翁曾走访建筑工地并检查结构，他发现这些工作既耗时又耗费资源。项目介绍称，客户会在地震后以及建筑使用期间多次要求进行检查；如果维修拖延，费用可能高达数百万，住户也可能被迫搬离数周或数月。
从少年时期的好奇心到实验室测试
翁17岁时首次接触到关于可感知损伤的混凝土研究，当时他阅读了相关出版物和学术期刊。后来，他在马尼拉德拉萨大学攻读土木工程理学硕士期间，将这一课题发展为自己的毕业论文。
早期的兴趣逐渐转化为亲自动手的实验。翁回忆说，他曾买来碎石，在房间里搅拌混凝土，因为他想继续探索这个想法。他的父母从事同一领域的工作，也影响了他对结构安全的兴趣。
研究需要兼顾两个目标：材料既要保持混凝土的实用性能，又要能对荷载和裂缝产生可测量的反应。一年多来，翁制作、养护并测试了125多个样本。之后的原型则进一步改进了垫块形状、电极位置、测量稳定性，以及与监测电子设备的连接方式。
项目发展经历了几个重要阶段：
- 17岁时，翁开始阅读有关能够感知自身变化的混凝土研究。
- 他在德拉萨大学开展的硕士研究成为 Sentinel 的基础。
- 相关研究曾在韩国举行的 STRUCTURES24 大会和2025年东京 IABSE 研讨会上发表。
- 2026年9月，菲律宾有两个参赛项目进入该奖项全球前20名，这是该国首次达成这一成绩。
- 2026年11月4日，Sentinel 获评全球可持续发展奖得主。
建筑测试与老旧建筑的难题
翁在马卡蒂市的圣心国家圣殿对 Sentinel 进行了测试。基金会也证实，传感器已嵌入菲律宾一栋建筑，在实际条件下开展监测。
翁表示，目前的垫块设计面向新建建筑和施工中的结构，因为它必须嵌入混凝土。项目介绍还称，垫块已嵌入现有建筑，但没有说明具体安装方式。专为老旧建筑设计的模块仍在他的开发计划之中。
下一阶段的测试将把传感器读数与建筑中实际发现的损伤进行比较，并跟踪其长期表现。这项工作有助于确认系统在实验室样本之外的性能；在实验室中，工程师能够控制荷载并直接观察裂缝。
工程师仍是关键
Sentinel 无法独立判断整栋建筑是否安全，也无法准确诊断建筑状况。警报只表明测量值发生了变化，可能需要进一步检查。
项目介绍中提到的传统评估方法包括检查可见裂缝、钻取混凝土芯样，以及使用回弹仪。混凝土芯样是取出后供检查的样本；回弹仪则通过可控冲击测量混凝土表面的响应。工程师会结合这些观察和测试结果，更全面地了解结构状况。
仪表盘可以为工程师提供另一类信息，尤其是在地震后有许多建筑需要关注时。持续测量也能让工程师追踪建筑随时间发生的变化，而不必完全依赖偶尔到访时发现的情况。
德拉萨大学土木工程系结构工程学教授贝尔纳多·莱哈诺博士肯定了翁在取得学位后继续开展研究的决定。他希望这项成果能对其他工程师产生以下影响：
我希望阿尔德雷的成就能激励许多年轻工程师跳出固有思维。
地震安全与可持续发展价值
大马尼拉地区是翁在思考 Sentinel 潜在用途时考虑的地区之一。奖项主办方援引的估算显示，一场7.2级地震可能造成该地区4.8万人死亡，并带来480亿美元的经济损失。这些数字描绘了一种灾难情景，届时建筑评估和应急决策将面临巨大压力。
翁还提到，6月南棉兰老岛发生了7.8级地震，并援引联合国难民事务高级专员公署的数据称，截至9月，仍有近9.5万人流离失所。他表示，这一事件促使他思考大地震可能给大马尼拉地区的基础设施造成多大损害。
可持续发展的论据关注的是损伤出现后会发生什么。翁指出，水泥生产会产生温室气体，并认为及早发现问题有助于避免大规模重建。Sentinel 计划中的现场测试将聚焦其传感性能；目前尚未公布维修成本节省或减排方面的数据。
对建筑所有者和使用者而言，实际目标是尽早采取行动。如果工程师能在损伤演变成更严重的失效之前发现问题，维修可能会更容易处理，对日常生活的影响也可能更短。
奖金将用于哪些后续工作
翁计划将奖金用于进一步验证和改进设计。当前的电子设备靠手工焊接，他计划优先将其替换为定制印刷电路板。这种电路板可以整合电子元件，制成更小、更可靠且更易于复制的装置。
后续测试将考察电气变化与实际损伤的相关程度。长期监测已安装的垫块也是优先事项之一，此外还将开发适用于现有建筑的模块。获奖公告没有提供商业化上市日期或这些版本的开发时间表。
翁还设想建立集中式损伤检测系统，灵感来自烟雾探测器在建筑内发出警报的方式。无线传输到在线仪表盘已是原型方案的一部分。他还希望探索更广泛的互联网连接，以及面向用户的移动应用。
桥梁和道路是更长期的研究方向。翁曾提到，可感知自身变化的沥青研究或可为未来道路应用奠定基础。目前，他的工作重点仍是混凝土系统及其后续开发所需的测试。
菲律宾发明走上全球舞台
2026年詹姆斯·戴森奖共收到来自28个国家和地区的2294份参赛作品。Sentinel 获奖让菲律宾再次斩获可持续发展奖项。六年前，卡维·埃伦·马伊格凭借 AuREUS 获得2020年该奖项；这项技术利用废弃农作物制成的材料，将紫外线转化为可再生电力。
基金会将 Rumble Rims 评为医疗领域获奖项目，与可持续发展奖得主 Sentinel 并列。Rumble Rims 由哈佛大学学生拉迪卡·萨兰、克利奥·庞托内和索菲娅·德维托开发，利用红外线追踪眼球运动，帮助筛查运动员是否可能发生脑震荡。两项全球大奖的奖金均为3万英镑。
翁表示，这项获奖既是个人成就，也是所有支持这项研究者的共同胜利。他希望此事能鼓励年轻的菲律宾工程师继续开发解决本土问题、同时也能在国际上得到应用的创意。
接下来的工作很具体：收集已安装传感器的长期记录、改进电子设备，并将警报与工程师发现的损伤进行比较。这笔奖金将支持他继续推进这些工作；而数年的实验，起点只是他对一篇陌生研究论文的好奇。
要点
- 阿尔德雷·翁凭借 Sentinel 获得2026年詹姆斯·戴森奖全球可持续发展奖，并将获得3万英镑用于进一步开发。
- 该传感器利用混凝土垫块电阻的变化标示可能存在的损伤，并将读数发送至仪表盘。
- 列出的10比索制造成本仅适用于垫块；完整安装成本尚未公布。
- 翁测试了125多个混凝土样本，传感器也已安装在菲律宾一栋建筑中进行监测。
- 建筑安全评估仍由工程师负责。后续计划包括进一步现场测试、改进电子设备，以及开发适用于老旧建筑的版本。
