Strukturelle Zustandsüberwachung einer Schrägseilbrücke

Die Herausforderung

Die drahtlose Zustandsüberwachung von Schrägseilbrücken erfordert hochentwickelte und zuverlässige Sensorsysteme. Diese Geräte erkennen strukturelle Schäden und bewerten die Tragfähigkeit. Die Überwachungsdaten können anschließend zur Anpassung eines Finite-Elemente-Modells der inneren Kräfte verwendet werden. Für die Überwachung des Brückenzustands sind zahlreiche Sensoren verschiedener Typen erforderlich, deren Synchronisierung mit einem Netzwerk unerlässlich ist. Herkömmlicherweise eingesetzte kabelgebundene Netzwerke sind jedoch zu teuer in der Installation und Wartung und zeitaufwändig im Aufbau.

Bezüglich der Anforderungen an die Strukturzustandsüberwachung (SHM) ist zunächst ein Sensorsystem mit einem breiten Frequenzbereich zu erwähnen. Es muss die Seilspannung messen können und zudem Pylone, Seile und Fahrbahn überwachen. Darüber hinaus muss das System Änderungen dieser Parameter erkennen, da diese die strukturelle Integrität der Brücke beeinträchtigen können.

Demnach bestand die größte Herausforderung darin, das kabelgebundene Sensornetzwerk für die Brücken-SHM durch ein robustes und kostengünstigeres drahtloses Sensornetzwerk mit entsprechenden Fähigkeiten zu ersetzen.

Die Lösung

Um dieser Herausforderung zu begegnen, Dongil Engineering Consultants Co. hat einen intelligenten Sensorknoten entwickelt, der Signale verschiedener Sensoren erfasst, verarbeitet und die Ergebnisse per LoRa-Kommunikation überträgt. Das System ist für die Langzeitüberwachung von Schrägseilbrücken konzipiert. Es ist einfach zu installieren und ermöglicht ein effizientes Datenmanagement. Zu den Kernfunktionen des Systems gehören die Schadenserkennung und die Zustandsbewertung. Das Überwachungssystem ermittelt Ort, Ausmaß und Geschwindigkeit von Schäden und bewertet umfassend deren Auswirkungen auf die Struktur.

Die Entwicklung einer solch effektiven Lösung wurde durch den Einsatz von TEKTELIC KONA Macro IoT Gateway Mit den intelligenten Sensorknoten. Das KONA Macro IoT Gateway erfüllte die oben genannten Anforderungen perfekt, da es ein robustes, leistungsstarkes Outdoor-Gateway mit gehärtetem Gehäuse in Carrier-Qualität und vielseitigen Einsatzmöglichkeiten ist.

Zur Organisation der Strukturzustandsüberwachung (SHM) von Schrägseilbrücken wurden KONA Macro IoT-Gateways direkt an den Brückenträgern und -wänden installiert. Es handelt sich um ein kostengünstiges und kompaktes LoRaWAN-Gateway, das eine Lösung für eine langjährige Herausforderung im Bauwesen darstellt. Dongil Engineering Consultants Co. in Partnerschaft mit TEXTISCH ist es gelungen, ein drahtloses LoRa-Sensornetzwerk für Bridge SHM aufzubauen, das mit niedrigen Betriebskosten arbeitet und sogar besser ist als kabelgebundene Systeme.

Fazit

Die drahtlose Zustandsüberwachung einer Schrägseilbrücke erfordert den Einsatz von Sensormodulen. Diese Geräte erfassen den aktuellen Zustand der Brücke, einschließlich ihrer Betriebsumgebung und verschiedener sicherheitsrelevanter Faktoren. Die Überwachungsdaten dienen anschließend als Grundlage für Instandhaltungsentscheidungen und zur Prognose von Problemen.

Der größte Erfolg dieser Partnerschaft liegt in der signifikanten Kostenreduzierung durch den Einsatz einer drahtlosen Lösung. Das bestehende kabelgebundene Sensornetzwerk wird durch den intelligenten Sensorknoten und eine vollständig drahtlose Lösung ersetzt. TEKTELIC KONA Macro IoT GatewayDongil Engineering Consultants Co. spart im Vergleich zur vorherigen kabelgebundenen Lösung über 50 % der Kosten. Diese intelligente Lösung trug maßgeblich zur Steigerung der Effizienz des Überwachungsprozesses bei.

Das aktuelle System besteht aus drahtlosen, intelligenten Sensorknoten, die durch Umwelteinflüsse und Verkehrsbelastung verursachte Schwingungen der Brücke erfassen. Die Daten werden in Echtzeit gesammelt und analysiert, sodass die Gebrauchstauglichkeit einer Brücke mit großer Spannweite bestimmt werden kann. Diese Lösung ist ein Paradebeispiel für eine neue Technologie zur Strukturzustandsüberwachung (SHM) von Kabeln.