Monitorização de túneis com tecnologia LoRa star: as suas perguntas foram respondidas
A construção de túneis é um assunto arriscado e complexo em que vale a pena proceder com cautela, monitorando o progresso a cada passo do caminho. E em ambientes de túneis, as redes sem fio LoRa star podem desempenhar um papel importante no fornecimento de dados oportunos de maneira fácil e econômica. Para mostrar como, a Worldsensing organizou umwebinar gratuito que incluiu apresentações da geóloga de engenharia Maria Navarro e Alexandre Cosentino, um gerente de projeto da GKM Consultants. Este blogue responde a algumas das perguntas que surgiram durante o evento.
Perguntas
Qual é a maior taxa de amostragem permitida pelo sistema?
O nó laser precisa de estar a apontar para alvos para recolher informação, ou pode apontar directamente para a superfície?
Como posso saber quando um nó laser necessita de manutenção?
Porque escolheu um termistor em vez de um detector de temperatura de termopar ou de resistência (RTD) para medir a temperatura do betão ?
Quanto custa uma rede LoRa típica?
Tem um exemplo de monitorização a longo prazo?
É possível combinar os dados da perfuradora de túneis (TBM) com os registadores de dados?
Qual a importância de continuar a monitorizar dispositivos eléctricos após a construção de um Novo Método de Túnel Austríaco (NATM) e de um túnel TBM? Devemos continuar a monitorização durante um curto período de tempo? A monitorização é necessária se o túnel não tiver problemas durante a construção?
Tem alguma sugestão para medir a convergência do túnel com um método semelhante a uma fita métrica de convergência, mas recolhendo os dados à distância para não interromper a escavação do túnel?
Qual é a melhor prática para a implementação de monitorização a longo prazo ou contínua num túnel frágil ou antigo?
Onde devemos colocar os sensores num túnel?
A tecnologia é capaz de detectar os serviços existentes nas proximidades do túnel?
Recomenda a instalação de dispositivos dentro de um recinto para os proteger num ambiente de túnel?
Está a considerar cabos de fibra óptica?
Como se transferem os dados para os registadores de dados de superfície?
O sistema Worldsensing LoRa gere automaticamente a limitação de 1% do ciclo de serviço na banda de 868 Mhz?
Existe alguma limitação para a utilização do Worldsensing em poços de grande profundidade?
Qual é o âmbito da tecnologia?
Qual é a melhor maneira de abordar as preocupações de colonização num túnel NATM de 200 metros de rocha?
Qual é a maior taxa de amostragem permitida pelo sistema?
Maria Navarro: O Worldsensingé adequado para medições estáticas e a taxa de amostragem mais alta que pode ser configurada é uma vez a cada 30 segundos. Lembre-se de que, se precisar fazer amostragens a cada 30 segundos, o tamanho máximo da rede variará de acordo com o tipo de arquitetura do Sensoriamento Global. Para obter mais informações, consulte nossa base de conhecimento.
O nó laser precisa de estar a apontar para alvos para recolher informação, ou pode apontar directamente para a superfície?
Maria Navarro: Pode precisar de folhas de alumínio alvo em algumas condições de instalação. Os alvos podem ajudar o nó laser a medir com a máxima precisão especificada, mesmo em condições favoráveis. A utilização de alvos para medições de distâncias laser ajuda a melhorar as condições de medição e a atingir uma precisão especificada em longas distâncias ou quando a iluminação não é ideal.
Recomendamos superfícies opacas em vez de alvos e prismas reflectores utilizados na topografia. Obtém parâmetros de sinal com cada leitura de nó laser que o podem ajudar a avaliar a necessidade de lâminas de alvo.
Como posso saber quando um nó laser necessita de manutenção?
Maria Navarro: O nó de distância laser mede parâmetros de sinal para além da distância e temperatura. Os parâmetros de ganho e força do sinal podem ajudá-lo a programar tarefas de limpeza. Não é necessário limpar a superfície enquanto o nó laser continuar a transmitir as medições. Pode encontrar mais informações na nossa base de conhecimentos.
Porque escolheu um termistor em vez de um detector de temperatura de termopar ou de resistência (RTD) para medir a temperatura do betão ?
Alexandre Cosentino:Os nós Worldsensingnão são compatíveis com termopares. Os RTDs são normalmente mais precisos do que os termistores, mas também são muito mais caros. Os requisitos de precisão e a natureza de curto prazo das medições não justificavam o custo adicional do uso de RTDs.
Quanto é que um típico Rede LoRa custo?
Maria Navarro: O investimento necessário para a instalação de uma rede Worldsensing depende de muitos factores. Antes de implantá-la, são necessárias informações como as seguintes:
- O tipo e o número de sensores que precisam de ser automatizados e a sua localização.
- O tamanho da área onde os sensores serão colocados.
- A taxa de amostragem necessária durante cada fase do projecto.
- Requisitos do projeto que influenciam a arquitetura de gestão da conetividade Worldsensing a utilizar (periférica ou baseada na nuvem).
- Requisitos de potência e conectividade.
Tem um exemplo de monitorização a longo prazo?
Alexandre Cosentino: Na GKM, a maior parte da nossa instrumentação geotécnica está relacionada com projectos de monitorização a longo prazo. Pode encontrar resumos de projectos no nosso website.
É possível combinar os dados da perfuradora de túneis (TBM) com os registadores de dados?
Alexandre Cosentino: Nunca tivemos a oportunidade de integrar os dados no software de um TBM, mas não vemos nenhuma razão para que isso não seja possível. O gateway Worldsensing permite transferir dados via Modbus, File Transfer Protocol e outros, pelo que deve ser compatível com a integração num sistema de gestão de dados TBM.
Qual a importância de continuar a monitorizar dispositivos eléctricos após a construção de um Novo Método de Túnel Austríaco (NATM) e de um túnel TBM? Devemos continuar a monitorização durante um curto período de tempo? A monitorização é necessária se o túnel não tiver problemas durante a construção?
Alexandre Cosentino: Podemos certamente reduzir a taxa de amostragem do sensor geotécnico assim que a construção estiver concluída. Mas manter a monitorização activa dá-nos informações importantes. A informação geotécnica pode ser utilizada para outros fins uma vez o túnel em funcionamento, tais como previsão de falhas, planeamento da manutenção e monitorização da segurança dos trabalhadores ou do público.
Tem alguma sugestão para medir a convergência do túnel com um método semelhante a uma fita métrica de convergência, mas recolhendo os dados à distância para não interromper a escavação do túnel?
Alexandre Cosentino: O nó de distância a laser da Worldsensing pode medir a distância entre dois pontos remotamente, sem interromper a construção ou o funcionamento do túnel.
Qual é a melhor prática para a implementação de monitorização a longo prazo ou contínua num túnel frágil ou antigo?
Maria Navarro: Antes de instalar um sistema de monitorização num túnel antigo, deve realizar um estudo para determinar o estado da estrutura e verificar as patologias potenciais e a sua magnitude. O estudo deve lançar informações sobre os parâmetros que precisam de ser monitorizados, tais como a extensão da fenda e a infiltração de água.
O sistema de monitorização deve ser capaz de fornecer informações sobre o estado actual da estrutura e a sua evolução, e também se for necessário empreender acções estruturais como a reparação de elementos estruturais ou o seu reforço e monitorização.
Onde devemos colocar os sensores num túnel?
Maria Navarro: Deve ter um plano de monitorização que especifique o tipo e número de sensores a instalar, a precisão e outras especificações das leituras, o limiar que se aplicará a cada tipo de controlo, e um plano de contingência. Este plano será normalmente criado durante a fase de concepção anterior à escavação. Deve ter em conta o método de escavação, o tipo de terreno e, nas zonas urbanas, as estruturas circundantes e os seus movimentos esperados.
Uma vez feita a escavação, dependendo da evolução das leituras, poderá decidir reforçar as secções e instalar mais sensores para assegurar que as áreas críticas estão bem cobertas.
A tecnologia é capaz de detectar os serviços existentes nas proximidades do túnel?
Maria Navarro: A detecção é geralmente feita na fase de concepção, mas pode ser feita durante a construção se houver incerteza sobre a profundidade de certos serviços, por exemplo. A técnica mais extensa é através de radar de penetração no solo, um radar terrestre utilizado para detectar objectos abaixo da superfície com base na transmissão de ondas electromagnéticas ultra-largas.
Recomenda a instalação de dispositivos dentro de um recinto para os proteger num ambiente de túnel?
Maria Navarro: O Worldsensingé uma solução robusta, com classificação IP67 e IP8, e o seu design é adequado para ambientes agressivos, pelo que não é necessário proteger o equipamento em caixas especiais. Se um projeto exigir que o equipamento seja protegido, é importante não utilizar caixas metálicas, uma vez que estas interferem com a comunicação via rádio, diminuindo o sinal.
Está a considerar cabos de fibra óptica?
Maria Navarro: A utilização de sensores de fibra ótica para monitorizar a construção é uma alternativa, mas trata-se de uma tecnologia completamente diferente dos sistemas de rádio LoRa utilizados pela Worldsensing. Há vantagens em usar essa técnica monitorada, distribuída e contínua, mas ela implica cobrir a estrutura com longas distâncias de cabos.
Worldsensing é uma solução de monitorização sem fios em que o objetivo é instalar registadores perto de sensores sem cabos longos. Os nós comunicam com o gateway através de rádio e centralizam a informação num servidor de dados.
Como se transferem os dados para os registadores de dados de superfície?
Maria Navarro: Existem muitos sensores que são tipicamente utilizados para monitorização da construção de túneis em ambientes urbanos. Estes podem ser divididos em sensores de superfície e sensores no solo. Para sensores de superfície, tais como medidores de fendas, células de carga, medidores de tensão, inclinómetros e outros, os registadores de dados são instalados perto dos sensores para evitar longas distâncias de cabos.
Com sensores no solo, tais como piezómetros, extensómetros e inclinómetros no local, uma vez que o sensor tenha sido instalado dentro de um furo, o cabo é ligado a um registador de dados na superfície. Normalmente estes sensores são instalados em câmaras de visita que albergam o registador e protegem o sistema. Todos os registadores que são instalados na superfície comunicam com portões também na superfície.
Os portais podem ser ligados à Internet, através de uma ligação móvel ou cabo ethernet, ou a uma rede local. O sistema é o mesmo para sensores dentro de um túnel. Os registadores são instalados perto dos sensores e comunicam com os gateways no túnel. Normalmente, devido a uma falta de cobertura de rede móvel, a ligação é feita através de ethernet.
O sistema Worldsensing LoRa gere automaticamente a limitação de 1% do ciclo de serviço na banda de 868 Mhz?
Maria Navarro: Isso é feito automaticamente ao configurar o nó com o aplicativo móvel. A configuração padrão garante que o Worldsensing está em conformidade com os regulamentos de rádio.
Existe alguma limitação para a utilização do Worldsensing em poços de grande profundidade?
Maria Navarro: Normalmente, o Worldsensing é amplamente utilizado para monitorização da superfície e construção de túneis. Algumas boas práticas de instalação podem ser encontradas em nossa base de conhecimento, mas, como regra geral, é importante sempre localizar o gateway acima dos nós. Como os nossos dispositivos de extremidade e gateways utilizam antenas omnidireccionais, recomendamos sempre a sua instalação na posição vertical.
No entanto, para uma haste de longa profundidade, devido ao seu alinhamento vertical, recomendamos a instalação de um nó e antena de gateway perpendiculares ao alinhamento da haste, uma vez que isto poderia melhorar a cobertura de rádio.
Qual é o âmbito da tecnologia?
Maria Navarro: LoRa é uma tecnologia sem fio que usa baixas frequências de rádio que operam em um espetro de rádio não licenciado. Uma das vantagens desta tecnologia é o facto de ser de longo alcance e de baixa potência. A LoRa é usada em vários mercados, incluindo cidades inteligentes e automação industrial. O Worldsensing é baseado na tecnologia LoRa star e está focado na automação sem fio de sensores geotécnicos e estruturais.
Oferecemos registadores de dados que são compatíveis com a maioria dos sensores no mercado e automatizamos leituras a longas distâncias, consumindo pouca energia. Estas leituras são recebidas por gateways e podem ser visualizadas através de software baseado na web e integradas em sistemas de terceiros.
Qual é a melhor maneira de abordar as preocupações de colonização num túnel NATM de 200 metros de rocha?
Maria Navarro: Ao monitorizar um túnel NATM de rocha durante a construção, é importante ter uma visão abrangente dos parâmetros envolvidos na escavação. Os métodos de levantamento são utilizados na monitorização da superfície do solo e da estrutura, mas algumas áreas podem ser difíceis de cobrir, uma vez que estes sistemas requerem uma linha de visão.
Nesses casos, a utilização de medidores de assentamento ou de tiltmetros ligados a vigas poderia ser uma opção para obter a inclinação e assim calcular o assentamento. Além disso, a instalação de extensómetros fornecerá informações importantes sobre movimentos verticais em profundidade. Combinando estas leituras com a informação fornecida pelos extensómetros incrementais e o controlo de convergência da secção de escavação, dar-lhe-á informações sobre os movimentos verticais induzidos pela escavação.
