Monitoraggio strutturale di un ponte strallato

La sfida

Il monitoraggio strutturale wireless dei ponti strallati richiede sistemi di sensori sofisticati e affidabili. Questi dispositivi rilevano i danni strutturali e valutano le prestazioni della struttura. I dati di monitoraggio possono quindi essere utilizzati per modificare un modello agli elementi finiti delle forze interne. Per monitorare lo stato di salute strutturale di un ponte, sono necessari numerosi sensori di vario tipo ed è fondamentale sincronizzarli con una rete. Le reti cablate, tradizionalmente utilizzate, sono troppo costose da installare e manutenere e richiedono tempi di realizzazione molto lunghi.

Parlando dei requisiti per il monitoraggio strutturale (SHM), la prima cosa da menzionare è un sistema di sensori con un'ampia gamma di frequenza. Dovrebbe essere in grado di misurare la tensione dei cavi. Dovrebbe inoltre essere in grado di monitorare piloni, cavi e impalcato. Inoltre, il sistema deve essere in grado di riconoscere le variazioni di questi parametri che possono influire sull'integrità strutturale del ponte.

A giudicare da ciò, la sfida principale consisteva nel sostituire la rete di sensori cablata per il monitoraggio strutturale dei ponti con una rete di sensori wireless robusta ed economica, dotata di funzionalità analoghe.

La Soluzione

Per affrontare questa sfida, Dongil Engineering Consultants Co. ha sviluppato un nodo sensore intelligente in grado di raccogliere ed elaborare segnali provenienti da diversi sensori e di trasmettere i risultati tramite comunicazione LoRa. Il sistema è progettato per il monitoraggio a lungo termine di ponti strallati. È facile da implementare e consente una gestione efficiente dei dati. Le funzioni principali del sistema sono l'identificazione dei danni e la valutazione dello stato. Il sistema di monitoraggio determina la posizione, l'entità e la velocità del danno e valuta in modo completo gli effetti di ciascun danno sulla struttura.

La creazione di una soluzione così efficace è diventata possibile grazie all'implementazione TEKTELIC KONA Macro IoT Gateway con i nodi sensore intelligenti. Il gateway IoT KONA Macro si è rivelato la soluzione ideale per i requisiti sopra menzionati, essendo un gateway per esterni robusto e ad alte prestazioni, con un involucro rinforzato di livello carrier e opzioni di implementazione versatili.

Per organizzare il monitoraggio strutturale (SHM) dei cavi fuori posto sui ponti, sono stati installati gateway IoT KONA Macro direttamente sui cavi e sulle pareti del ponte. Si tratta di un gateway LoRaWAN economico e compatto, che rappresenta una soluzione a una sfida di lunga data nel settore dell'ingegneria civile. Dongil Engineering Consultants Co. in collaborazione con TECNICO è riuscita a realizzare con successo una rete di sensori wireless LoRa per Bridge SHM, che offre prestazioni con bassi costi operativi ed è persino migliore delle controparti cablate.

Conclusione

Il monitoraggio strutturale wireless di un ponte strallato richiede l'utilizzo di moduli sensore per monitorare lo stato di salute della struttura. Questi dispositivi registrano le condizioni attuali del ponte, compreso l'ambiente operativo e i diversi fattori che ne influenzano la sicurezza. I dati di monitoraggio possono quindi essere utilizzati per prendere decisioni in materia di manutenzione e prevedere potenziali problemi.

Il risultato più importante di questa partnership è la significativa riduzione dei costi grazie all'utilizzo di una soluzione wireless. La sostituzione della rete di sensori cablata esistente con il nodo sensore intelligente e completamente wireless TEKTELIC KONA Macro IoT GatewayGrazie a questa soluzione intelligente, Dongil Engineering Consultants Co. ha risparmiato oltre il 50% dei costi rispetto alla precedente soluzione cablata. La soluzione ha contribuito in modo significativo ad aumentare l'efficienza del processo di monitoraggio.

Il sistema attuale è costituito da nodi sensore intelligenti wireless che rilevano le vibrazioni nel ponte causate da carichi ambientali e di traffico. I dati vengono raccolti e analizzati in tempo reale, consentendo di determinare l'idoneità all'uso di un ponte di grande luce. Questa soluzione rappresenta un esempio significativo di una nuova tecnologia per il monitoraggio strutturale dei cavi.