Brückenmonitoring: Ein Schlüssel zur nachhaltigen Infrastruktur der Zukunft

Unsere Abhängigkeit von sicherer Infrastruktur wie Brücken und Straßen wächst aufgrund von Faktoren wie zunehmender Komplexität und Vernetzung unserer Gesellschaft und Wirtschaft. Alternde Infrastrukturen erfordern hohe Instandhaltungs- und Ersatzkosten. Mit Urbanisierung und Bevölkerungswachstum steigen die Anforderungen an diese Infrastrukturen. Zudem sind sie potenzielle Ziele für Bedrohungen, was die Notwendigkeit ihrer Sicherheit und Zuverlässigkeit unterstreicht.

Brücken spielen eine wesentliche Rolle im Straßenverkehr. Sie sind die Verbindung von Städten und Gemeinden und werden auf vielfältige Art und Weise genutzt. Damit Brücken den Anforderungen standhalten und frühzeitig auf potenzielle Schäden oder Verschlechterungen reagiert werden kann, wird fortschrittliches Brückenmonitoring immer unerlässlicher.

Brücken sind kontinuierlichen Belastungen ausgesetzt, sei es durch den Verkehr, Umwelteinflüsse oder natürliche Ereignisse wie Erdbeben. Durch ein effektives Brückenmonitoring können potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und Maßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit der Brücken zu gewährleisten und größere Schäden zu verhindern. Ein umfassendes Monitoring-System hilft Ingenieuren und Brückenbetreibern, die strukturelle Integrität, die Belastungsgrenzen und die Lebensdauer der Brücken zu verstehen. Oftmals ist es notwendig, das Brückenmonitoring nachträglich zu installieren. Dabei gibt es viele Herausforderungen zu bewältigen.

Typische Herausforderungen:

Schlechter Zugang zu Mess- und Inspektionspunkten:

Ein gängiges Problem sind bauliche Gegebenheiten wie schlechte Zugänglichkeiten von Koppelfugen, Tragseile oder Rissstellen. Aufwendige und lange Kabelwege, um alle Sensoren zentral anschließen zu können, gehören zu diesem Problem ebenfalls dazu. Hier spielt ein dezentraler Messtechnikaufbau seine Vorteile aus. Dazu muss ein Buskabel verlegt werden, über dass die Kommunikation stattfindet und einzelnen Messmodule mit Strom versorgt werden. Mit den Q.series X Messmodulen ist dank der eingebauten galvanischen Trennung auch die notwendige Robustheit unter schwierigen Bedingungen wie z.B. elektrifizierte Bahnstrecken gegeben. In Kombination mit dem Controller Q.station ist auch ein perfektes Timing der Signale untereinander über weite Strecken kein Problem. Für ganz komplexe Installationen sind Funklösungen eine interessante Alternative, um auch Daten im kHz-Bereich über lange Strecken zu übertragen. Mit wenigen Klicks können Wireless- Sensoren als App integriert werden und schon sind Messdatenerfassung und Übertragung per Funk zuverlässig gelöst. In Kombination mit dem Controller Q.station ist auch ein perfektes Timing der Signale untereinander über weite Strecken kein Problem. Für ganz komplexe Installationen sind Funklösungen eine interessante Alternative, um auch Daten im kHz-Bereich über lange Strecken zu übertragen. Mit wenigen Klicks können Wireless- Sensoren als App integriert werden und schon sind Messdatenerfassung und Übertragung per Funk zuverlässig gelöst.

Eingeschränkte Mobilfunkverbindung

Remote Monitoring bedeutet, dass niemand vor Ort ist und die Messdaten vom Büro oder der Leitstelle aus überwacht und analysiert werden sollten. Dabei ist eine gute Mobilfunkanbindung unerlässlich. Aber auch die beste Verbindung kann einmal unterbrochen sein, daher speichert der Controller alle Messdaten zusätzlich zur Speicherung in der Cloud auch zentral. Sobald die Verbindung wieder besteht, werden alle Messdaten automatisch wieder zur Cloud übertragen. Ganz ohne Benutzereingriff und ohne Datenverlust.

Damit auch bei dynamischen Messaufgaben nicht zu viele Messdaten gespeichert und übertragen werden müssen, stehen getriggerte Datenlogger zur Verfügung. Auf jedem Kontroller können bis zu 20 individuelle Datenlogger eingestellt werden, die z.B. mit einem Pre- und Post Trigger immer nur dann Messdaten mit z.B. 2kHz speichern, wenn ein LkW oder Zug die Brücke passiert. Während dieser Zeit werden z.B. nur statistische Werte wie Min, Max, Avg, rms übertragen. Das hält das Datenvolumen klein, das Budget bleibt im Rahmen und es werden nur sinnvolle Events der nachgelagerten Auswertung zur Verfügung gestellt.

Effektive Analyse und einfache Visualisierung

Effektive Analyse und einfache Visualisierung der gesammelten Daten sind weitere wichtige Herausforderungen im Bereich des Brückenmonitorings. Es ist notwendig, dass die Daten in Echtzeit ohne Verzögerung auf dem Bildschirm angezeigt werden können, unabhängig vom Standort des Betrachters. Dies erfordert eine zuverlässige und schnelle Datenübertragung sowie leistungsfähige, browserbasierte Dashboards.

Darüber hinaus müssen die gesammelten 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 bei der Überschreitung von Kennparametern sofortige Alarme an den Kunden zu senden. Dadurch können potenzielle Gefahren oder Abweichungen von kritischen Werten frühzeitig erkannt und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden. Die Entwicklung solcher Analyse- und Alarmfunktionen stellt eine technische Herausforderung dar, um eine effektive Nutzung der gesammelten Daten zu gewährleisten und einen Mehrwert für den Kunden zu schaffen. Die einfache Integration von Algorithmen via Python, Jupyter Lab, … erlauben eine rasche und zielführende Realisierung der Projektziele.

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Das Brückenmonitoring mit Hard- und Software von Gantner Instruments bietet eine umfassende sowie zuverlässige Methode, um die Sicherheit und Integrität von Brücken zu gewährleisten. Durch erwiesene Lösungen bestehend aus Stand-Alone-Datenerfassungssysteme, hochwertiger Sensoren wie z.B. von i4M oder Messotron und fortschrittlicher Datenanalyse liefert Gantner Instruments hochpräzise Informationen für eine effektive Überwachung und rechtzeitige Reaktion auf potenzielle Infrastrukturprobleme. Das ermöglicht die Verlängerung für die sichere Nutzung der Brücken auch im Fall der grenzwertigen statischen Auslastung. Durch die hohe Qualität und Innovation ist Gantner Instruments ein verlässlicher Partner für Brückenbetreiber und Ingenieure auf der ganzen Welt.

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