Intelligente Tunnelverkleidungen: Alles, was Sie wissen müssen

Die Möglichkeit, die Unversehrtheit von Tunnelsegmenten mit Hilfe der IoT-Technologie zu überwachen, verspricht große Sicherheits- und Effizienzgewinne im Bauwesen. Die Idee ist einfach: Warum sollte man die Sensoren und Datenlogger nicht schon in der Phase der Herstellung der Tunnelauskleidung vorinstallieren, anstatt sie erst nach dem Vortrieb des Tunnels zu installieren? Angesichts der Bedeutung dieser Innovation ist es nicht verwunderlich, dass ein von Worldsensing im November veranstaltetes Webinar über das Konzept des intelligenten Tunnels lebhaft und gut besucht war. Die Worldsensing-Experten Sam Buckley, Bastien Hardouin und Juan Pérez Arcas standen für Fragen zur Verfügung.

Hier sind die wichtigsten Fragen und ihre Antworten. Für weitere Informationen hören Sie sich jetzt die gesamte Smart Tunnel Session an.

Fragen

Ist die strukturelle Integrität des intelligenten Tunnels gefährdet, wenn Sie diese Geräte einbauen?

Wie viele Gateways brauche ich, um ein ganzes Projekt abzudecken?

Können Sie die Geräte warten, wenn sie einbetoniert sind?

Wir haben ein Projekt, das in ein paar Monaten beginnt. Wie schnell kann dies umgesetzt werden?

Wie einfach können wir die Abtastrate ändern? Und können wir dies tun, ohne das Telefon anzuschließen?

Wie dick kann eine Betonschicht über dem Knoten sein, bevor der Knoten nicht mehr mit dem Gateway kommunizieren kann?

Wie viele Sensoren können Sie gleichzeitig anschließen?

Müssen Sie den Logger bei jedem Gateway neu konfigurieren?

Ist es möglich, die Drähte aus der Gerätebox herauszuziehen, um sie direkt zu messen, ohne einen Heber zu verwenden?

Ist die strukturelle Integrität des intelligenten Tunnels gefährdet, wenn Sie diese Geräte einbauen?

Juan Pérez Arcas: Die Abmessungen der Box sind im Vergleich zu einem intelligenten Tunnelsegment recht klein. Die Abmessungen betragen 200 x 120 x 57 mm, so dass sich die strukturellen Auswirkungen auf den Bereich in der Nähe des Kastens beschränken. Beim Projekt Grand Paris war es der Konstrukteur, der prüfte, ob die möglichen strukturellen Auswirkungen auf die Tunnelauskleidung akzeptabel waren. Das waren sie.

Darüber hinaus haben wir eine vorläufige Bewertung mit der Universität von Katalonien durchgeführt, bei der eine Segmenttiefe von 350 mm berücksichtigt wurde. Die Auswirkungen waren bei den untersuchten Lastfällen vernachlässigbar. Wir empfehlen jedoch, dass diese Punkte bei jedem einzelnen Projekt berücksichtigt und speziell bewertet werden sollten. Dies muss von Fall zu Fall beurteilt werden. Die Größe unterscheidet sich nicht wesentlich von einer typischen Abzweigdose, die bei den herkömmlichen Methoden für die Instrumentierung dieser Art von Abschnitten verwendet wird.

Wie viele Gateways brauche ich, um ein ganzes Projekt abzudecken?

Juan Pérez Arcas: Das hängt vom intelligenten Tunnelprojekt und den Überwachungsanforderungen ab. Wir empfehlen die Installation eines Gateways im Fertigteilwerk, weil es während der Installation der Sensoren und des Datenloggers sehr nützlich ist, um sicherzustellen, dass alles einwandfrei funktioniert. Das Gateway kann während der Installation der Sensoren in den Segmenten vorübergehend dort installiert werden. In den Lagerbereichen kann es manchmal interessant sein, ein Gateway zu haben, damit man eine gute Rückverfolgbarkeit des instrumentierten Segments hat.

Das wichtigste Gateway muss in der TBM [Tunnelbohrmaschine], in der Nähe der Kabine oder wo immer möglich, installiert werden. Später und je nach Reichweite kann man, wenn man die Überwachung fortsetzen möchte, ein zusätzliches Gateway im Tunnel installieren. Das wichtigste ist das Gateway in der TBM, und je nach Projekt ist es vielleicht sinnvoll, weitere Gateways zu installieren.

Können Sie die Geräte warten, wenn sie einbetoniert sind?

Bastien Hardouin: Ja. Die Geräte sind in die Oberfläche der Betonblöcke eingelassen. Wenn man die Betonschicht herausmeißelt, hat man Zugang zum Gehäusedeckel und zum Datenlogger. Wenn man zum Beispiel die Batterie wechseln muss, braucht man nur das Gel zu entfernen. Unser Gel ist in der Elektrotechnik sehr verbreitet und kann leicht von Hand oder mit einem Cutter entfernt werden.

Sie können alle Wartungsarbeiten durchführen, indem Sie das Gel entfernen oder auf den USB-Anschluss zugreifen, um z. B. Daten zu sammeln, die Konfiguration [oder] die Abtastrate zu ändern - auch wenn eine Änderung der Abtastrate auf andere Weise möglich ist.

Wir haben ein Projekt, das in ein paar Monaten beginnt. Wie schnell kann dies umgesetzt werden?

Sam Buckley: Wir haben einen kleinen Lagerbestand für kleinere Smart-Tunnel-Projekte, vielleicht für den Anfang. Wenn Sie einen großen Bedarf haben - Hunderte, wenn nicht Tausende -, schlagen wir eine Vorlaufzeit von zwei Monaten vor, um diese für Sie bereitzustellen. Je früher wir Bescheid wissen, desto besser. Setzen Sie sich also frühzeitig mit uns in Verbindung und lassen Sie uns das Gespräch suchen.

Wie einfach können wir die Abtastrate ändern? Und können wir dies tun, ohne das Telefon anzuschließen?

Juan Pérez Arcas: Das Funkgerät, das wir verwenden, ist ein bidirektionales Funkgerät, so dass es möglich ist, die Abtastrate der Knoten zu ändern. Derzeit ist die höchste Erfassungsfrequenz, die für die Schwingsaiten-Datenlogger machbar ist, alle 30 Sekunden, für alle Kanäle des Datenloggers. Um die Abtastrate zu ändern, können Sie die CMT-Software aufrufen, den Knoten auswählen und die Abtastrate ändern. Die Abtastrate wird bei der nächsten Datenübertragung vom Datenlogger zum Gateway aktualisiert.

Dies ist im Hinblick auf die Anpassung der Abtastrate an die Bedürfnisse der einzelnen Tunnelabschnitte sinnvoll.

Wie dick kann eine Betonschicht über dem Knoten sein, bevor der Knoten nicht mehr mit dem Gateway kommunizieren kann?

Bastien Hardouin: Wir empfehlen, den Rütteldraht gegen die Form zu drücken, die für die Herstellung der Betonsegmente verwendet wird. Die Betonschicht über dem Rütteldraht sollte so dünn wie möglich sein. Der Rütteldraht wird gegen die Schalung gepresst und der Beton darüber gegossen.

Wie kalibrieren Sie den Sensor nach dem Einbau und der Montage der Segmente?

Juan Pérez Arcas: Wahrscheinlich richtet sich diese Frage eher an die Hersteller von Vibrationssensoren. Diese Dehnungsmessstreifen mit schwingendem Draht sind für die Einbettung in Beton vorgesehen. Sie werden schon seit langem in Betondämmen und anderen Betonstrukturen eingesetzt, es handelt sich also um eine bewährte Technologie mit guter Stabilität über lange Zeiträume.

Eine Neukalibrierung des Sensors ist nicht erforderlich, und es gibt auch keine Möglichkeit, den Sensor nach der Einbettung in den Beton wiederherzustellen. Das Gleiche gilt, wenn Sie den Sensor in eine Betonauskleidung oder einen Damm einbauen. Sie haben die ursprüngliche Kalibrierung, aber der Sensor ist nicht neu kalibriert.

Wie viele Sensoren können Sie gleichzeitig anschließen?

Bastien Hardouin: Es ist möglich, fünf Sensoren gleichzeitig anzuschließen. Man muss nur den Akku herausnehmen, den Sensor anschließen - das ist ganz einfach - und ihn mit dem Akku wieder einstecken. Die Klemmenleiste ist in die Leiterplatte eingesteckt, und es ist einfach, sie herauszuziehen, den Sensor anzuschließen und sie wieder einzusetzen.

Müssen Sie den Logger bei jedem Gateway neu konfigurieren?

Juan Pérez Arcas: Bei Worldsensing haben wir zwei Architekturen. Wir haben die CMT Edge-Architektur, bei der unsere Software im Gateway gehostet wird. Und wir haben eine CMT-Cloud-Architektur, bei der sie sich in der Cloud befindet. Das Connectivity Management Tool verwaltet das Funknetz, sammelt die Daten und macht alle diese Daten für weitere Analysen zugänglich.

Die CMT Cloud ist unsere Multi-Gateway-Architektur. Die Verbindung des Loggers mit einem der Gateways spielt keine Rolle, da alle Gateways die Daten an die Cloud übertragen. Diese Architektur eignet sich am besten für diese Art von Projekten, aber wenn es aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, eine Verbindung über das Internet herzustellen, und Sie unsere Edge-Architektur verwenden möchten, ist dies ebenfalls möglich. Sie können dieselbe Netzwerk-ID und dasselbe Funknetzpasswort auf mehreren Gateways konfigurieren.

Wir werden in der kommenden Version 2.7 eine neue Funktion integrieren, die auch für diese Art von Projekten nützlich sein wird. Die Antwort ist also, dass es besser ist, dies mit der CMT-Cloud-Architektur zu tun, aber mit CMT Edge ist es auch möglich, eine Verbindung herzustellen, ohne über den Logger zuzugreifen. Der Logger wird in der Produktionsanlage konfiguriert.

Ist es möglich, die Drähte aus der Gerätebox herauszuziehen, um sie direkt zu messen, ohne einen Heber zu verwenden?

Bastien Hardouin: Das wäre möglich, aber es wird nicht einfach sein. Um die Kabel zu verlängern, muss man zuerst Zugang zu den Kabeln haben. Man muss also die Betonschicht aufstemmen, das Gehäuse öffnen, das Gel entfernen, die Sensoren abklemmen und eine neue Verbindung herstellen, um die Kabel zu verlängern. Es ist also möglich, aber kompliziert.

Juan Pérez Arcas: Es wäre besser, die drahtlosen Datenlogger für die Überwachung dieser Sensoren zu verwenden.