Europejscy naukowcy opracowali bezprzewodowy system czujników do monitorowania bezpieczeństwa dużych infrastruktur np. mostów, budynków, stacji metra czy tunelów. Nowy system nie tylko będzie mógł ostrzec i w ten sposób zapobiec potencjalnym wypadkom po zestarzeniu się infrastruktury, ale pozwala także obniżyć koszty budowy.Wyzwanie, jakim jest zabezpieczenie ważnych infrastruktur – zwłaszcza tych intensywnie użytkowanych przez obywateli, takich jak mosty czy obiekty historyczne – skłoniło naukowców z dofinansowanego ze środków UE projektu GENESI do zaprojektowania sieci bezprzewodowych czujników (WSN) do monitorowania stanu konstrukcji.
„To mają być czujniki, które będą funkcjonować przez cały okres eksploatacji konstrukcji, co może oznaczać dziesiątki a nawet setki lat” – wyjaśnia koordynatorka, profesor Chiara Petrioli z Uniwersytetu La Sapienza w Rzymie. „Z takim wyzwaniem technicznym musieliśmy się zmierzyć. Odkryliśmy przy okazji, że moglibyśmy rozmieszczać sieci czujników w czasie prac budowlanych, aby dokonywać niezbędnych poprawek w projekcie i zapewnić ochronę robotnikom”.
W porównaniu do istniejącej technologii, sieci czujników GENESI są nieintruzywne i tanie w montażu oraz utrzymaniu. Dzięki zasilaniu na baterie nadają się do zastosowania na obszarach oddalonych, bez dostępu do sieci energetycznej. Mogą także pracować, kiedy sieć nie działa, np. w następstwie trzęsienia ziemi.
Metro w Rzymie i most drogowy w Szwajcarii
Technologia przeszła walidację na dwóch placach budowy: nowej linii metra B1 w Rzymie i mostu Pont de la Poya we Fryburgu, Szwajcaria.
W przypadku metra, betonowe elementy okładziny zewnętrznej tunelu wyposażone w czujniki GENESI, zostały rozmieszczone bezpośrednio obok tunelowej maszyny wiertniczej (TBM), aby mierzyć w czasie rzeczywistym takie parametry, jak naprężenie, temperatura i odkształcenie.
Dane przesyłane były za pośrednictwem własnych protokołów małej mocy, 3G i Internetu do panelu kontrolno-alarmowego, nadzorowanego przez inżynierów i geologów pracujących nad projektem. Eksperci byli w stanie kontrolować, czy wiercenie przebiega bez uszczerbku przede wszystkich dla bezpieczeństwa robotników i pasażerów metra.
Sieć jest prostsza, szybsza i tańsza w montażu oraz utrzymaniu od tradycyjnych systemów czujników przewodowych. Jednocześnie dążąc do zapewnienia długofalowego i energooszczędnego monitoringu tunelu w czasie jego eksploatacji, sieć jest częściowo zasilana przez mikroturbiny wprawiane w ruch wirowy przez porywy wiatru wytwarzane przez przejeżdżające pociągi.
W czasie budowy mostu w Szwajcarii około 25 czujników mierzyło takie parametry, jak siły rozciągające pylony, przemieszczanie łożysk mostowych, wiatr, temperatura i poziom wody.
„Okazały się niezwykle przydatne, gdyż zawsze jest wiele niewiadomych przy projektowaniu, planowaniu i budowie” – zauważył Holger Wörsching, inżynier ze szwajcarskiego przedsiębiorstwa pomiarowego Solexperts AG, które jest partnerem projektu GENESI. „Kiedy most został przesunięty, aby połączyć obydwie strony, uzyskaliśmy informacje o odkształceniu i wygięciu, a także mogliśmy sprawdzić prawidłowość obciążeń”.
Inne zastosowania
Przedstawiciele firmy Solexperts dostrzegają wiele zastosowań technologii, którą montują obecnie w tunelu dostępowym do elektrowni wodnej w Innertkirchen oraz na alpejskiej linii kolejowej zagrożonej osuwiskami.
Zatrudniająca sześć osób firma Wsense (spin-off projektu GENESI) bada również możliwość wykorzystania zminiaturyzowanej wersji systemu GENESI do monitorowania wielu obiektów dziedzictwa narodowego we Włoszech. Wsense wspomaga też włoskie Ministerstwo Dziedzictwa Kulturowego w ramach nierozważanego wcześniej zastosowania, a mianowicie skomplikowanego i trudnego przewozu dzieł sztuki między muzeami.
Wysokość dofinansowania projektu GENESI z budżetu 7PR wyniosła 2 mln EUR. W projekt, realizowany od kwietnia 2010 r. do sierpnia 2013 r., zaangażowało się siedmiu partnerów z czterech krajów.
Link do strony internetowej projektu
Link do strony internetowej poświęconej dalszej działalności w zakresie dziedzictwa kulturowego
Źródło: Cordis
Fot. © Genesi
