Führendes Unternehmen im Bereich der IoT-Fernüberwachung kündigt Lösung an, bei der die Sensoren bereits in die Betonsegmente für die Tunnelauskleidung eingebettet sind
Worldsensing, das weltweit führende Unternehmen für die Überwachung kritischer und ziviler Infrastrukturen durch drahtlose IoT-Technologie, hat eine neuartige Lösung zur Tunnelüberwachung auf den Markt gebracht, um die Sicherheit im Tunnelbau zu verbessern.
Das intelligente Tunnelauskleidungskonzept des Unternehmens, das auf dem World Tunnel Congress 2022 in Kopenhagen vorgestellt wurde, befasst sich mit einem wichtigen Sicherheitsproblem beim Bau von Tunneln und ermöglicht es Ingenieuren, bereits in der Auskleidungsphase datengestützte Entscheidungen zu treffen. Tunnel sind von Natur aus instabile Bauwerke, die während des Baus sorgfältig überwacht werden müssen, insbesondere wenn Tunnelbohrmaschinen (TBM) im Einsatz sind. Wenn TBMs Tunnel erstellen, bringen sie dahinter Betonauskleidungen an, damit der Bereich ohne Steinschlaggefahr zugänglich ist.
Bislang muss der Tunnelausbruch in regelmäßigen Abständen unterbrochen werden, um Überwachungsgeräte an der Innenseite der Auskleidung zu installieren. Die Installation der Geräte kann Stunden dauern, was die Kosten und die Komplexität der Tunnelprojekte erhöht. Außerdem ist dies mit einem gewissen Risiko verbunden, da die Ingenieure an Tunnelabschnitten arbeiten müssen, an denen noch keine Überwachungsgeräte installiert sind.
Darüber hinaus müssen die während der Bauarbeiten installierten Überwachungsgeräte häufig wieder entfernt werden, bevor der Tunnel in Betrieb genommen wird, so dass die Möglichkeiten zur Überwachung von Tunneln nach deren Bau eingeschränkt sind. Die von Worldsensing eingeführte Innovation löst all diese Probleme, indem die Sensorausrüstung in die von der TBM eingebauten Betonsegmente eingebettet wird, wodurch kostspielige Verzögerungen bei der Installation und Deinstallation der Ausrüstung vermieden werden.
Die eingebetteten Sensoren ermöglichen es den Ingenieurteams, Echtzeitdaten über die Stabilität der Auskleidung zu erhalten, noch bevor die Tunnelauskleidung eingebaut wird. Die Daten werden während der gesamten Lebensdauer der Auskleidung zuverlässig übertragen und können mit jeder branchenüblichen Visualisierungssoftware analysiert werden, was die Fähigkeit der Ingenieurteams verbessert, datengestützte Entscheidungen in Bezug auf die Sicherheit und Integrität der Infrastruktur zu treffen.
Die Überwachungseinheiten umfassen einen robusten Worldsensing-Fünfkanal-Datenlogger, der sicher mit Schwingsaitensensoren wie Dehnungsmessstreifen oder Druckzellen verbunden ist. Die Datenlogger sind in einem robusten Polymergehäuse untergebracht, das direkt in Beton eingebettet werden kann, wobei das Gehäuse bündig mit der Innenfläche der Tunnelauskleidung abschließt.
Tunnel-Überwachung
Während der Bauphase kann der Datenlogger Signale an ein Gateway senden, das in bis zu 100 m Entfernung im Kopf der TBM installiert ist, und so nahezu sofort und in Echtzeit einen Überblick über die Tunnelstabilität geben, sobald die Auskleidung eingebracht wird. Alle elektronischen Komponenten des Geräts sind mit isolierendem Harz geschützt, nur die USB-Anschlüsse (Universal Serial Bus) des Geräts bleiben für Konfigurationszwecke offen. Der Datenlogger wird mit Batterien betrieben, die bis zu einem Jahrzehnt ohne Wartung auskommen.
Diese Datenübertragungsdistanz ist durch die Störungen der TBM begrenzt, aber sobald die Bohrmaschine weiterfährt, kann die Kommunikation auf tunnelbasierte Gateways umgeschaltet werden, und zwar bis zu 3 km auf einer geraden Linie oder 800 m in Kurven. "Diese Innovation stellt einen großen Schritt nach vorn in Sachen Sicherheit und Effizienz beim Tunnelbau dar", so Matthieu Laville, Director of Global Sales bei Worldsensing.
"Wir können nun die mit der Installation und Konfiguration von Tunnelüberwachungssystemen verbundenen Verzögerungen drastisch reduzieren und so Zeit und Kosten sparen. Da die Technologie vollständig auf Funk basiert, entfallen kostspielige und zeitaufwändige Verkabelungs- und Spleißarbeiten, sobald die TBM weiterfährt."
Vereinfachung des Tunnelbaus
Laville fügte hinzu: "Die Einbettung von Überwachungsgeräten direkt in die Betonauskleidung von Tunneln ist eine einfache, aber höchst innovative Idee, die die Logistik beim Tunnelbau vereinfacht, indem sie den Bedarf an späteren Installationsarbeiten minimiert."
Worldsensing schätzt, dass die eingebettete Überwachungslösung den Zeit- und Arbeitsaufwand beim Tunnelbau um bis zu 25 % reduzieren könnte. Und das Konzept lässt sich auch auf andere Arten von Bauwerken anwenden, z. B. auf den Bau oder die Installation von Schächten, Betonplatten, Brückenpfeilern, Segmentbrücken, Schlitzbrunnen, Fertigteilfundamenten sowie Stützen und Trägern.
"Diese Markteinführung unterstreicht unser Engagement für mehr Sicherheit und Effizienz in der Bauindustrie", so Andy Frost, Chief Product and Marketing Officer bei Worldsensing. "Wir arbeiten weiterhin mit der Branche an weiteren Möglichkeiten, durch Überwachung einen Mehrwert zu schaffen".