Wie die LoRa-Star-Technologie bei der Überwachung von Tunnelbau und -betrieb hilft

Die Tunnelüberwachung ist ein wichtiger Bestandteil des Ingenieurwesens. In den Vereinigten Staaten beispielsweise stellen Tunnel einen Markt im Wert von 5 Milliarden Dollar dar, an dem mehr als 700 Unternehmen beteiligt sind. In Deutschland wurden im Jahr 2018 190 Kilometer neue Tunnel gebaut. Diese Bauarbeiten sind aufgrund des Risikos von Höhleneinstürzen, Steinschlag, Überschwemmungen und anderen Gefahren besonders komplex. Daher ist es für Ingenieurbüros und Bauunternehmen sinnvoll, modernste Überwachungstechnik einzusetzen. Doch eine der besten Optionen wird noch nicht ausreichend genutzt.

Dies ist ein zentrales Ergebnis eines Worldsensing-Webinars zum Thema Tunnelüberwachung, an dem Alexandre Cosentino, Project Management Engineer bei GKM Consultants, und Maria Navarro Alonso, Technical Office Engineer bei Worldsensing, teilnahmen. Eine Umfrage unter den Zuhörern ergab, dass nur 23 % der Teilnehmer Überwachungstechnologien verwenden, die auf LoRa basieren, einem stromsparenden Kommunikationsprotokoll mit großer Reichweite, das sich besonders für die Tunnelüberwachung eignet. Weitere 14 % der Befragten waren sich nicht sicher, welche Technologie sie in ihrem Betrieb einsetzen.

"Die Überwachung des Tunnelbaus kann auf verschiedene Weise erfolgen, durch manuelle oder automatische Systeme, die drahtgebunden oder drahtlos sein können", sagte Navarro. "Für die drahtlose Technik gibt es mehrere Technologien, die je nach Art des Projekts geeignet sein können."

Optionen für die Tunnelüberwachung

Dazu gehören Technologien, die auf lokalen Netzen (LANs) basieren, wie ZigBee, Bluetooth und WiFi. Diese eignen sich vor allem für Projekte, bei denen eine drahtlose Kommunikation nur über kurze Entfernungen, z. B. bis zu 100 m, erforderlich ist, was ihren Einsatz bei großen Tunnelbauvorhaben ausschließt. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Mobilfunktechnologien wie 3G und 4G. Diese können größere Entfernungen überwinden und ermöglichen eine häufige Datenerfassung, haben aber einen hohen Stromverbrauch.

Dies schränkt die Zeit ein, in der batteriebetriebene Sensoren vor Ort arbeiten können, es sei denn, die Sensordaten werden nur sporadisch - etwa einmal am Tag - gesendet, was dann die Fähigkeit des Ingenieurteams einschränkt, die Tunnelumgebung in Echtzeit zu überwachen. Mobilfunktechnologien hängen auch von der Verfügbarkeit öffentlicher Mobilfunknetze und der Sichtverbindung zu einem Mobilfunkmast ab, was während des Tunnelbaus schwer zu erreichen sein kann.

LoRa hingegen "basiert auf der Technologie des Internets der Dinge und löst die Probleme von LAN- und Mobilfunktechnologien in Bezug auf Reichweite und Stromverbrauch", so Navarro. "Mit dieser stromsparenden Weitverkehrsnetztechnologie können Daten über große Entfernungen übertragen werden, während sie nur sehr wenig Strom benötigen."

Warum LoRa star für die Überwachung am besten geeignet ist

Die Produktfamilie von Worldsensing, die Edge-Geräte, Kommunikations- und Netzwerkmanagement umfasst, basiert auf der LoRa-Technologie und ist mit einer breiten Palette von geotechnischen, geospatialen und strukturellen Sensoren kompatibel. Die Geräte sind robust, zuverlässig und einfach einzurichten, was sie ideal für anspruchsvolle Bauumgebungen macht. Worldsensing-Netzwerke verwenden Sterntopologien, um den Energieverbrauch von Edge-Geräten zu optimieren.

Die Netzwerke können auf einer Single-Gateway-Architektur mit der Edge-Software Connectivity Management Tool (CMT) von Worldsensing basieren, wobei die Sensordaten über ein einziges Gateway übertragen und bei Bedarf an Systeme von Drittanbietern weitergeleitet werden. Alternativ ist es möglich, mit CMT Cloud Multi-Gateway-Architekturen zu erstellen. "Diese Architektur bringt viele Vorteile mit sich", so Navarro. "Sie verringert das Risiko von Datenverlusten, vereinfacht die Verwaltung und bringt mehr Prozessorkapazität mit sich."

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