Brückenmonitoring: Ein Schlüssel zur nachhaltigen Infrastruktur der Zukunft

Unsere Abhängigkeit von sicherer Infrastruktur, wie beispielsweise Brücken und Straßen, nimmt unter anderem aufgrund der zunehmenden Komplexität und Vernetzung unserer Gesellschaft und Wirtschaft zu. Eine alternde Infrastruktur ist mit hohen Instandhaltungs- und Erneuerungskosten verbunden. Mit der Urbanisierung und dem Bevölkerungswachstum steigen die Anforderungen an diese Infrastrukturen. Sie sind zudem potenzielle Ziele für Bedrohungen, was die Notwendigkeit ihrer Sicherheit und Zuverlässigkeit unterstreicht.

Brücken spielen im Straßenverkehr eine wesentliche Rolle. Sie verbinden Städte und Ortschaften und werden auf vielfältige Weise genutzt. Eine fortschrittliche Brückenüberwachung wird zunehmend unverzichtbar, um sicherzustellen, dass Brücken den an sie gestellten Anforderungen standhalten und potenzielle Schäden oder Verschleißerscheinungen frühzeitig erkannt werden können.

Brücken sind ständigen Belastungen durch den Verkehr, Umwelteinflüsse oder Naturereignisse wie Erdbeben ausgesetzt. Durch eine effektive Brückenüberwachung lassen sich potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und Maßnahmen ergreifen, um die Sicherheit der Brücke zu gewährleisten und größere Schäden zu verhindern. Ein umfassendes Überwachungssystem hilft Ingenieuren und Brückenbetreibern dabei, die strukturelle Integrität, die Belastungsgrenzen und die Lebensdauer von Brücken zu verstehen. Oftmals ist es notwendig, eine Brückenüberwachung nachträglich zu installieren. Dabei gilt es zahlreiche Herausforderungen zu bewältigen.

Typische Herausforderungen:

Schlechter Zugang zu Mess- und Inspektionspunkten:

Ein häufiges Problem sind bauliche Gegebenheiten wie eine schlechte Zugänglichkeit von Kupplungsstellen, Tragseilen oder Rissen. Komplexe und lange Kabelwege zur zentralen Anbindung aller Sensoren sind ebenfalls Teil dieses Problems. Hier kommt ein dezentrales Messsystem voll zur Geltung. Zu diesem Zweck muss ein Buskabel verlegt werden, über das die Kommunikation erfolgt und einzelne Messmodule mit Strom versorgt werden. Mit den Messmodulen der Q.series X ist dank der integrierten galvanischen Trennung auch die erforderliche Robustheit unter schwierigen Bedingungen, wie beispielsweise auf elektrifizierten Bahnstrecken, gewährleistet. In Kombination mit dem Controller Q.station ist eine perfekte zeitliche Abstimmung der Signale untereinander auch über große Entfernungen hinweg kein Problem. Bei sehr komplexen Anlagen stellen drahtlose Lösungen eine interessante Alternative dar, um Daten im kHz-Bereich über große Entfernungen zu übertragen. Mit nur wenigen Klicks lassen sich drahtlose Sensoren als App integrieren, wodurch die Erfassung und Übertragung der Messdaten per Funk zuverlässig gewährleistet ist.

Eingeschränkte Mobilfunkverbindung

Fernüberwachung bedeutet, dass sich niemand vor Ort befindet und die Messdaten vom Büro oder von der Leitstelle aus überwacht und analysiert werden sollten. Eine gute Mobilfunkverbindung ist hierfür unerlässlich. Doch selbst die beste Verbindung kann einmal unterbrochen werden, weshalb der Controller alle Messdaten zentral speichert und in der Cloud ablegt. Sobald die Verbindung wiederhergestellt ist, werden alle Messdaten automatisch erneut in die Cloud übertragen – völlig ohne Eingreifen des Benutzers und ohne Datenverlust.

Es stehen getriggerte Datenlogger zur Verfügung, sodass selbst bei dynamischen Messaufgaben nur wenige Messdaten gespeichert und übertragen werden müssen. An jedem Controller können bis zu 20 einzelne Datenlogger konfiguriert werden, die beispielsweise mit einem Vor- und Nachtrigger Messdaten nur bei einer Frequenz von z. B. 2 kHz speichern, wenn ein Lkw oder Zug die Brücke passiert. Während dieser Zeit werden beispielsweise nur statistische Werte wie Min, Max, Avg und RMS übertragen. Dadurch bleibt das Datenvolumen gering, das Budget wird eingehalten und für die nachgelagerte Auswertung stehen ausschließlich aussagekräftige Ereignisse zur Verfügung.

Effektive Analyse und einfache Visualisierung

Die effektive Analyse und die einfache Visualisierung der erfassten Daten stellen weitere wichtige Herausforderungen bei der Brückenüberwachung dar. Es ist erforderlich, dass die Daten in Echtzeit und ohne Verzögerung auf dem Bildschirm angezeigt werden können, unabhängig vom Standort des Betrachters. Dies erfordert eine hohe Zuverlässigkeit und schnelle Datenübertragung sowie leistungsfähige, browserbasierte Dashboards.

Darüber hinaus müssen die erfassten Daten mithilfe intelligenter Analysealgorithmen ausgewertet werden, um relevante Informationen und Erkenntnisse zu gewinnen. Diese Algorithmen sollten in der Lage sein, die Daten kontinuierlich zu überprüfen und dem Kunden sofortige Warnmeldungen zu senden, wenn charakteristische Parameter überschritten werden. Auf diese Weise können potenzielle Gefahren oder Abweichungen von kritischen Werten frühzeitig erkannt und geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Die Entwicklung solcher Analyse- und Alarmfunktionen stellt eine technische Challenge dar, um die effektive Nutzung der erfassten Daten sicherzustellen und einen Mehrwert für den Kunden zu schaffen. Die einfache Integration von Algorithmen über Python, Jupyter Lab, … ermöglicht eine schnelle und zielgerichtete Umsetzung der Projektziele.

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Die Brückenüberwachung mit Hardware und Software von Gantner Instruments bietet eine umfassende und zuverlässige Methode zur Gewährleistung der Sicherheit und Integrität von Brücken. Durch bewährte Lösungen, bestehend aus eigenständigen Datenerfassungssystemen, hochwertigen Sensoren – beispielsweise von i4M oder Messotron – sowie fortschrittlichen Datenanalysen, liefert Gantner Instruments hochpräzise Informationen für eine effektive Überwachung und rechtzeitige Reaktion auf potenzielle Infrastrukturprobleme. Dies ermöglicht eine sichere Nutzung der Brücken auch bei grenzwertiger statischer Belastung. Hohe Qualität und Innovationskraft machen Gantner Instruments zu einem zuverlässigen Partner für Brückenbetreiber und Ingenieure weltweit.

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