Respondendo às suas perguntas sobre a monitorização remota de pontes
Muitas das pontes que constituem as infra-estruturas críticas da Europa foram construídas na década de 1950 e estão agora a chegar ao fim das suas vidas de projecto. Como resultado, a monitorização da sua integridade e segurança estrutural é uma questão de importância cada vez maior. Tornar esse processo tão preciso e rentável quanto possível é uma prioridade. Num webinar recente sobre a Monitorização Remota de Pontes de Iodo, mergulhámos profundamente na forma como a Internet das Coisas (IdC) está a enfrentar os desafios desta tarefa crítica.
Presidida por Arnau Carbonell, Director de Vendas da Área de Worldsensing, a sessão contou com oradores especializados Antonis Chrysovergis, Gestor de Projectos de Monitorização da Saúde Estrutural na mageba, e Victor Salinas Naval, Geofísico e Gestor de Projectos na Worldsensing. Não surpreendentemente, este webinar altamente informativo resultou numa vasta gama de perguntas dos participantes online. Aqui estão as principais perguntas e as suas respostas - e para mais informações sobre pontes de monitorização não perca o webinar completo.
Perguntas
Que desenvolvimentos existem na medição dos elementos geotécnicos e de fundação das pontes?
O que quer dizer com IoT?
Precisa de licença para LoRa?
Poderá a monitorização estrutural da saúde substituir algumas inspecções visuais em pontes e, em caso afirmativo, como?
Qual é a sua tecnologia preferida para a monitorização de pontes: LoRa WAN, Sigfox 0G ou IoT aeroespacial?
Como se lida com as limitações de carga útil do LoRa? Existe um número máximo de registadores que podem estar na rede?
Qual a potência e quais as dimensões do painel solar e das baterias utilizadas na Suíça? Que instalação é utilizada para fornecer energia ao portal?
Podemos substituir os sensores de fio por sensores baseados em IoT? E qual é a comparação de preços entre os dois?
É capaz de determinar o sensor de stress 3D num determinado ponto da estrutura?
E quanto ao futuro do controlo das infracções? Será via satélite, 5G ou alguma outra tecnologia?
Quanto ao custo e eficiência do satélite estar ligado à tecnologia, acha que pode tornar-se viável ou que será uma questão de preço?
O que nos pode dizer sobre a monitorização dinâmica?
Que desenvolvimentos existem na medição dos elementos geotécnicos e de fundação das pontes?
Victor Salinas: Compreender as fundações e o ambiente geotécnico é muito importante, e podemos fornecer muitos dispositivos que superam os sensores geotécnicos típicos.
O que quer dizer com IoT?
Victor Salinas: Em termos gerais, IoT significa Internet das Coisas. Refere-se à interligação entre elementos, criando um grupo contendo sensores e software. A Internet das Coisas consiste num conjunto de tecnologias inter-relacionadas e de comunicação mútua. Podem comunicar com outros sistemas e fornecer informações relevantes para o proprietário. Essencialmente, é uma rede que recebe informação dos sensores, automática e remotamente, e assegura que os dados seguem os canais correctos através de software de processamento.
Precisa de uma licença para LoRa?
Victor Salinas: Não. O que nós fornecemos é perfeito para operar nesta largura de banda. Assim, se nos comprar, tem dispositivos prontos a entrar em campo, e eles estão preparados para cumprir todos os regulamentos em diferentes países, para emissão e transmissão.
Poderá a monitorização estrutural da saúde substituir algumas inspecções visuais em pontes e, em caso afirmativo, como?
Antonis Chrysovergis: Já vimos que a utilização de medidores de fissuras pode substituir algumas visitas a pontes. Temos também o exemplo da monitorização de ancoragens, em que os engenheiros tinham de ir ao local e efetuar medições até instalarmos o sistema sem fios. Por último, temos o caso da monitorização da deslocação de rolamentos. É possível utilizar o sistema para ver o movimento dos rolamentos sem ter de ir ao local para verificar fisicamente o que se está a passar.
Victor Salinas: Pode automatizar as visitas ou recolher dados sem entrar no terreno. Mas também pode utilizar os dados para estudar como evoluir da manutenção periódica para a manutenção preditiva. Pode alargar as suas visitas a períodos mais longos, não sendo necessário fazer visitas se a situação não for crítica - e dar prioridade a outras estruturas.
Qual é a sua tecnologia preferida para a monitorização de pontes: LoRa WAN, Sigfox 0G ou IoT aeroespacial?
Victor Salinas: Diferentes protocolos e diferentes tipos de tecnologia têm todos prós e contras para a monitorização de pontes. LoRaWAN, que estamos a utilizar, e Sigfox são bastante semelhantes porque ambos são redes de área ampla de baixa potência. Preferimos utilizar LoRaWAN. Talvez para outras aplicações, Sigfox faz sentido, mas para aplicações geotécnicas ou estruturais utilizamos LoRaWAN porque quando se adquire uma porta de acesso torna-se o proprietário da infra-estrutura na área de cobertura.
No caso da Sigfox, estamos dependentes da tecnologia de terceiros do fornecedor de serviços. Não tenho a certeza se entendi a ideia de IoT aeroespacial: talvez se esteja a referir à IoT por satélite, que é bastante recente. Por enquanto, não tem muita cobertura, mas é uma tecnologia a que devemos prestar atenção no futuro, porque tem muitas possibilidades.
Como se lida com as limitações de carga útil do LoRa quando se monitorizam pontes? Existe um número máximo de registadores que podem estar na rede?
Antonis Chrysovergis: O sistema depende do número de nós e da taxa de aquisição de dados que se pretende. Temos sistemas com 25 nós e aquisição de dados como parte de um programa experimental. Isso fornece uma medição a cada minuto e funcionou bem. Depende do protocolo.
Victor Salinas: Temos de nos concentrar em duas dimensões quando discutimos as limitações da rede. A primeira é o número de LoRas e a segunda é a frequência com que se recebem os dados. Pode ter uma pequena rede que fornece novas informações a cada 30 segundos, por exemplo. Nesse caso, a limitação do número de nós que pode ter é maior. Mas se estiver a recolher medições com o nosso sistema, os parâmetros da sua rede podem ser muito aumentados.
Com a nossa arquitectura multi-gateway, pode suportar mais sensores porque tem mais gateways. Claro que tem de conceber a rede adequadamente, mas pode ter até 500 sensores para monitorizar pontes, o que não é um número mau.
Qual a potência e quais as dimensões do painel solar e das baterias utilizadas na Suíça? Que instalação é utilizada para fornecer energia ao portal?
Victor Salinas: Era talvez um painel solar de meio metro quadrado e uma bateria que pode ficar inativa ou sem carga durante um longo período de tempo. A bateria era de 12 Volts, mais pequena do que uma bateria de automóvel. Não tivemos quaisquer problemas com esta combinação. Claro que, por vezes, havia neve e, durante algumas semanas, o sistema ficava offline até a neve desaparecer. Depois, o gateway ligava-se sozinho e começávamos a receber medições novamente.
Podemos substituir os sensores de fio por sensores baseados em IoT? E qual é a comparação de preços entre os dois?
Victor Salinas: Temos muitos protocolos, por isso vou abordar aqui o protocolo LoRa. O protocolo LoRa não permite efetuar medições rápidas, digamos a 100 hertz, pelo que existem algumas limitações. Não posso dizer muito sobre a comparação de preços. Quando se excede o número de sensores, o sistema sem fios torna-se mais barato, mas não posso dar uma resposta exacta. Depende do âmbito e do tipo de empresa a que se aplica. Além disso, seria necessário ter em conta a necessidade de efetuar medições com muita regularidade.
É capaz de determinar o sensor de stress 3D num determinado ponto da estrutura?
Victor Salinas: Worldsensing fornece tecnologia para um fornecedor de conectividade. Assim, concentramos os nossos esforços em fornecer a melhor conectividade para os sensores geotécnicos e técnicos. O nosso objectivo é fornecer dados puros a software de terceiros, que podem processar esses dados.
Antonis Chrysovergis: Preparamos os dados a entregar a terceiros para processamento, por isso a resposta deve ser não, não estamos a fornecer isso para o tensor de stress. Mas iremos lançar algumas soluções interessantes no futuro, que irão colocar a inteligência dentro do dispositivo de borda para capturar, processar e enviar os dados via LoRa.
E quanto ao futuro do controlo das infracções? Será via satélite, 5G ou alguma outra tecnologia?
Victor Salinas: Ninguém sabe ao certo, mas podemos ver que a tecnologia LoRa está em muito boa forma. Por isso, no futuro, parece que a sua popularidade vai aumentar. E em termos de manutenção da estrutura, se tivermos de confiar em algo no espaço, é certo que temos de confiar no nosso fornecedor de serviços. Talvez o serviço seja bom e esteja a funcionar bem, mas com o LoRa o utilizador é o proprietário.
Isto será importante no futuro quando se considerar a comunicação 5G e por satélite.
Antonis Chrysovergis: Penso que as pessoas estão à procura de um sistema estável que possa fornecer dados ao longo de um horizonte temporal de anos. Normalmente, quando se instala demasiados computadores, um computador falha ou desliga-se, ou algo acontece com o disco rígido. E quando isso acontece, é preciso conduzir 500 quilómetros apenas para mudar um cabo, por exemplo. Penso que a tendência futura é para medições estáveis e medidas estáticas, onde se pode ver a evolução do stress e das fissuras ao longo dos anos.
Isto é o que é importante para si no final do dia, esta é a informação que deseja.
Quanto ao custo e eficiência do satélite estar ligado à tecnologia, acha que pode tornar-se viável ou que será uma questão de preço?
Victor Salinas: Neste momento, a cobertura e os preços não são os melhores, mas a tendência é para preços mais baixos e melhor cobertura. Por isso, penso que no futuro vai ser possível fazer uma migração eficiente. Mas eu diria que o custo da manutenção ou da propriedade da infraestrutura vai ser diferente consoante as soluções.
O que nos pode dizer sobre a monitorização dinâmica?
Victor Salinas: Neste momento, LoRa não é capaz de transmitir a quantidade de dados de que necessitaria para, por exemplo, os strain gages dinâmicos, vibracionais ou de tensão. Mas se conseguirmos estabelecer alguns parâmetros chave, podemos processar estes dados no nó, e isto está a chegar no futuro. Agora estamos a lançar um sistema baseado no que chamamos dados por excepção.
Isto é detecção de eventos, o que significa que está a monitorizar dinamicamente e quando algo acontece, enviamos a informação e um alerta quase em tempo real para avisar o utilizador de que algo aconteceu com a estrutura. Isto é mais centrado num aterro ou numa estabilidade de encostas, mas este tipo de coisas pode afectar estruturas como pontes, também.
