Neues digitales Structural Health Monitoring System in Winterthur von Kistler geht live

Bisher basierte das Structural Health Monitoring vor allem auf zentralisierten analogen Systemen mit aufwendiger Verkabelung und komplexen Signalketten. Kistler verfolgt dagegen jetzt einen vollständig digitalen Ansatz, bei dem die Messdaten direkt am Sensor digitalisiert werden. Das verbessert die Datenqualität und ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit.

Die Brücke in Winterthur ist Teil einer vielbefahrenen Schwerlasttransportroute und muss daher extremen Belastungen wie Fahrzeuggewichten von bis zu 480 Tonnen und Achslasten von bis zu 30 Tonnen standhalten. Das macht die Brücke zu einem idealen Anwendungsfall für kontinuierliches SHM, um strukturelle Reaktionen und Umwelteinflüsse unter realen Betriebsbedingungen zu erfassen. Kistler setzt das volldigitale SHM-System sowohl als permanentes Überwachungssystem unter realen Betriebsbedingungen als auch als Live-Demonstrationsplattform für Kunden und Partner ein.

Digitale Sensorkette zur Brückenüberwachung in der Praxis: einfache Installation, höchste Datenqualität

Das Herzstück der Installation ist eine digitale Sensorkette, die Signale direkt an jedem einzelnen Sensor erfasst und digitalisiert. Dadurch entfallen herkömmliche, zentralisierte Datenerfassungseinheiten – gleichzeitig gewährleistet dies eine hohe Datenintegrität über die gesamte Messkette. Daten und Strom werden gemeinsam über ein einziges Kabel in einer Daisy-Chain-Topologie übertragen. In Kombination mit der Plug-and-Play-Architektur ermöglicht dies eine schnellere, weniger invasive und deutlich kosteneffizientere Installation.

Alle Sensoren im Netzwerk sind im Mikrosekundenbereich synchronisiert – das ist eine grundlegende Voraussetzung für die dynamische Strukturanalyse. Dadurch erkennen Ingenieure selbst kleinste Veränderungen im Strukturverhalten und identifizieren Schwingungsformen zuverlässig. Im Gegensatz zu analogen Systemen verhindert die volldigitale Architektur elektromagnetische Störungen und Signalverschlechterungen. Somit ist eine gleichbleibend hohe Datenqualität über die gesamte Lebensdauer des Überwachungssystems hinweg gewährleistet.

Umfassende kontinuierliche Zustandsüberwachung – alle Parameter im Sensornetzwerk abgedeckt

Das installierte Sensornetzwerk deckt zudem sämtliche relevanten Parameter für die Echtzeit-Zustandsüberwachung von Brücken ab. Triaxiale EasySense-Beschleunigungssensoren (mit einer sehr geringen Rauschdichte von 25 µg/√Hz) messen das gesamte dynamische Verhalten einschließlich der Biege- und Torsionsreaktionen unter Verkehrs- und Windlasten. Daneben erfassen triaxiale UltraSense-Beschleunigungssensoren (mit einem extrem niedrigen Rauschpegel von 0,7 µg/√Hz) selbst kleinste Schwingungen in strukturell besonders steifen Bauteilen.

Risssensoren überwachen Öffnungen an strukturell kritischen Punkten. Triaxiale Neigungssensoren an den Auflagern messen das Rotationsverhalten der Struktur, während Dehnungssensoren kontinuierlich Informationen über die aus Biegemomenten resultierenden Spannungen liefern. Temperatursensoren und eine Wetterstation ergänzen die Messdaten um wichtige Umgebungsinformationen. Diese sind für eine präzise Überwachung von Verformungen und Verschiebungen über die Zeit erforderlich.

Die Kombination dieser Messdaten macht das Sensornetzwerk besonders leistungsfähig: Strukturverhalten, Umwelteinflüsse und dynamische Belastungen werden kontinuierlich und synchronisiert erfasst. So bekommen Ingenieurinnen und Ingenieure eine umfassende, verknüpfte Datengrundlage, mit der sie den Zustand der Struktur fundiert bewerten können.

Zuverlässige, skalierbare Lösung für das Structural Health Monitoring mit Plug-and-Play-Setup

Alle Sensoren sind werkseitig vorkonfiguriert und unterstützen eine automatische Konfiguration während der Installation. Dadurch entfallen manuelle Einstellungen und das Risiko von Installationsfehlern wird reduziert. In Winterthur erfolgte die Montage mittels Klebeverfahren, das sich bei dieser Art von Bauwerk als effizient und zuverlässig erwiesen hat. Darüber hinaus lässt sich das SHM-System auch verschrauben, verschweißen oder magnetisch befestigen und somit flexibel an nahezu jeden Brückentyp und jede strukturelle Konfiguration anpassen. Dank seiner modularen Architektur kann das System flexibel an veränderte Anforderungen angepasst, erweitert oder neu konfiguriert werden. So ist es möglich, Infrastrukturen langfristig und vorausschauend zu erhalten, ohne sie ersetzen zu müssen. Das System zur Zustandsüberwachung von Bauwerken ist damit einfach zu implementieren und leistungsstark im Betrieb.

Kontinuierliche Brückenüberwachung live in Winterthur

Die Installation erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Tiefbauamt der Stadt Winterthur und dessen Leiter, Martin Joos. Infrastrukturfachleute, Brückenbauingenieure und Anlagenbesitzer können live erleben, wie ein vollständig digitales System zur Zustandsüberwachung unter realen Betriebsbedingungen funktioniert. Kistler-Expertinnen und -Experten geben in Vor-Ort-Terminen Einblicke in die Installation und tauschen sich mit den Besucherinnen und Besuchern über spezifische Anforderungen an Monitoring-Lösungen aus. Die Registrierungsseite bietet weitere technische Informationen sowie Möglichkeiten zur Terminvereinbarung: Digitale Brückenüberwachung | Kistler.