Monitoring mostů
Opto-vláknový systém pro monitoring mostních konstrukcí

Předcházejme tragickým událostem!
Desítky až stovky mostů v ČR jsou ve špatném, ne-li havarijním stavu. Jak je možné určit, jaký most ještě vydrží a který by naopak bylo třeba ihned opravit? Ideálním řešením je implementace opto-vláknových senzorů a měření namáhání konstrukce spolu s dalšími veličinami v reálném čase.
Měření stávajících mostů
Nejdůležitějším měřením na mostech je zjišťování poměrného přetvoření železobetonové konstrukce. Pomocí optovláknových senzorů je možné měřit s vysokou četností v čase a se sub-mikronovým rozlišením změny délky, díky čemuž lze hodnotit časový vývoj chování mostu a dhalit tak případně špatný nebo dokonce kritický stav konstrukce. U stávajících mostů je vhodné tato měření provádět na povrchu mostní konstrukce, pomocí vnějších optických tenzometrů, jejich délka se pohybuje nejčastěji od 0,5 m do 1 m. Konkrétní umístění a nezbytný počet senzorů je vždy určen projektantem specialistou nebo statikem.
Povrchové senzory se kotví do malé hloubky a nenarušují tak statiku mostu. U komorových mostů pak probíhá instalace uvnitř komory. Nejdůležitější informace o vývoji mostu nám dávají dlouhodobá průběžná měření, pomocí kterých je možné vyhodnocovat stav a predikovat budoucí vývoj mostu a stanovovat jeho maximální dovolené zatížení. V případně rekonstrukce stávajících mostů se uplatní rovněž povrchové optické tenzometry, aby bylo možné monitorovat chování stavby v průběhu rekonstrukce.

Měření v reálném čase 24/7
Online monitoring dává komplexní informace o chování mostní konstrukce vlivem dopravy i povětrnostními vlivy.

Měření segmentových mostů
Speciálním typem konstrukcí jsou mosty ze 60. a 70. let minulého stolení, které byly tvořeny nosníky z dodatečně předpjatých prefabrikovaných nosníků. Valná většina těchto mostů je za předpokládanou polovinou své životnosti, mnohdy v nevyhovujícím technickém stavu. Příčinou havarijních stavů je zejména nedostatečná ochrana předepínací výztuže a jejího kotvení, absence injektáže, následná koroze a minimální nebo žádná betonářská výztuž. Nosníky pak tvoří prvky z prostého betonu předepjaté nesoudržným předpětím a ztrácejí časem svoji kapacitu z důvodu koroze. Vliv má také velký nárůst dopravy v posledních desetiletích a také zanedbaná údržba.
Jedině včasná detekce prvotního otevření spár, a následné měření, velikosti rozevírání spár dává provozovateli mostu důležitou informaci o tom, zda je třeba omezit dopravu, snížit mostu maximální dovolenou zatížitelnost, nebo most dokonce zavřít. Jedině online monitoring dokáže zabránit dalším mimořádným událostem!
Vyvinuli jsme proto speciální optovláknové senzory pro detekci prvotního otevření spár i následného měření jejich rozevírání. Senzor detekuje tevření spáry při vzniku praskliny šířky cca 100 μm (lze upravit dle délky nosníků). Protože většina těchto mostů je bez možnosti el. napájení, vyhodnocovací jednotka je napájena z baterie a dle nastaveného intervalu např. 2x denně zkontroluje spáry a odešle data, zda došlo k prvnímu otevření spáry. Výdrž na baterii je až 6 měsíců a je možné detekovat až 32 spár současně.
První otevření spáry mezi segmenty
Klíčový moment z hlediska životnosti mostu. Od této doby je třeba kontinuálně měřit rozevírání spáry.
Měření nově budovaných mostů
Instalace tenzometrů a teplotních senzorů se při budování nových mostů stává nezbytným standartem. Měření přetvoření v železobetonové konstrukci je velice významné při výstavbě mostu i pro mointorování chování mostu v dalších letech. U nově budovaných mostů se uplatní zejména optické tenzometry určené pro přímé zalití do betonu, které se instalují postupně na betonářskou výztuž před samotným betonováním. Umísťují se do pilířů mostu, zárodků pilířů a středových polí. Počet, umístění a měřící rozsah senzorů určuje projektant specialista, který může následně získaná data porovnávat se simulačními modely a predikovat chování mostu. S výhodou je možné monitorovat most již při výstavbě, zejména na významně namáhaných místech, jako je např. měření deformace pilířů, deformace zárodků mostu při letmé betonáži apod. Senzory je možné postupně zapojovat do přípravného rozvaděče s vyhodnocovací elektronikou a získávat data již při výstavbě mostu. Vyhodnocovací elektroniku umísťujeme do klimatizovaných rozvaděčů, které můžou být instalovány uvnitř komory mostu, na povrchu mostu nebo i vzdáleně od mostu, dle možností a požadavků zadavatele.

Měření dynamických událostí
Kromě dlouhodobých statických měření je vhodné monitorovat také dynamické děje, které na mostech vznikají zejména vlivem dopravy. Pomocí našeho systému je možné měřit amplitudu dějů s frekvencí až do 5 kHz a zjistit tak, jak tyto rychlé děje ovlivňují dlouhodobé měření a zda nedošlo k trvalému poškození mostní konstrukce vlivem jednorázového rychlého děje.
Měření teploty
Pro úplnou analýzu chování mostní konstrukce je důležité znát také teplotní profily v definovaných místech, zejména u obloukových mostů. Naše opto-vláknové tenzometry měří teplotu v rámci vlastní teplotní kompenzace, pro další měření teploty nabízíme příložné i jímkové bodové senzory, případně senzory pro měření gradientu teploty. Rozložení teploty v konstrukci spolu s poměrným přetvoření dávají ucelený obraz nezbytný po analýzu stavu mostu. Měřící rozsah teplotních senzorů -30 °C až 70 °C.

Víme kde a co měřit
Chronickým problémem měření a monitorování mostů je absence pohledu specializovaných odborníků z oblasti mostních konstrukcí na určení typů, počtů a umístění měřicích bodů. Často se tak osazují měřené mosty různými senzory na nevhodných místech a v nevhodném počtu. Výstupy takových měřících systémů pak nemají potřebnou vypovídající hodnotu o chování a vývoji sledované konstrukce. Naše systémy jsou vždy implementovány na základě analýzy daného mostního objektu provedené předními odborníky na mostní konstrukce, což zajistí získání dostatku relevantních měřených dat pro zodpovědné posouzení objektivního stavu i předpokládaného vývoje sledované konstrukce. Před samotnou konfigurací a instalací senzorického systému jsou prováděny simulace, výpočty a analýzy očekávaného chování mostní konstrukce, na základě kterých je pak senzorický systém navržen, sestaven a instalován. Systém je tak přizpůsoben měřené konstrukci a poskytuje projektantovi, zhotoviteli i následně správci díla ucelený nástroj k diagnostickému monitorování všech významných dějů probíhajících v mostní konstrukci v korelaci s vnějšími vlivy (např. teplota, síla a směr větru, intenzita dopravy...). Na základě toho systém dokáže vyhodnotit nestandartní chování konstrukce a generovat varování a alarmy.
Zpracování a vizualizace dat
Měřením získaná data jsou zpracována vyhodnocovací elektronikou a odesílána LTE rozhraním na server, který sbírá a ukládá data pomocí MQTT protokolu po zabezpečené lince (TLS/SSL) do SQL databáze. Jedná se o kompletní řešení pro sběr dat z vyhodnocovacích jednotek s automatizovaným ukládáním do databáze. Data jsou uživatelům prezentována formou webové vizualizace s celou řadou možností, např. zobrazení trendů či exportu pro potřeby dalšího zpracování. Vzdálený datový přístup k systému umožňuje jeho integraci do běžně užívaných nadstavbových systémů a je vždy zabezpečen proti neoprávněnému užití. Systém umožňuje nastavení detekčních úrovní či četnosti posílání dat, nabízí zasílání informací o statických i dynamických dějích, sběr a archivaci tříděných hodnot v databázi. Cloudové řešení zajišťuje přístup k aktuálním i historickým datům přes webové rozhraní (možno i formou private cloud na vlastních serverech).

Měření při zatěžovacích zkouškách mostů
Nabízíme také systém dočasného měření komorových, segmentových i dalších konstrukcí mostů za účelem sledování vlivu dopravy, povětrnostních vlivů nebo pokud je prováděna zatěžovací zkouška. Zákazník tak získá službu dočasného měření a zpracování dat, bez nutnosti pořizování celého systému do svého vlastnictví. Senzory jsou na předem určená místa dočasně nainstalovány a propojeny s vyhodnocovací elektronikou. Díky kontinuálnímu měření poměrného přetvoření, rozevírání spár a teploty tak lze sledovat chování mostů v různých povětrnostních podmínkách, v různém dopravním zatížení nebo při zatěžovací zkoušce, a ověřit tak zdali se konstrukce chová pružně, případně do jaké míry je možné ji zatěžovat dalším provozem. V případě zatěžovací zkoušky je díky vysoce přesným povrchovým FBG tenzometrům možné sledovat změny přetvoření se sub-mikronovým rozlišením.


Měření nesystémových pilot
Statické zatěžovací zkoušky prováděné na nesystémových pilotách k ověření nosnosti pilot v daných geologických podmínkách jsou často nezbytným krokem před zahájením stavebních prací výstavby mostu. Součástí těchto zkoušek bývá kromě měření sesedání také měření poměrného přetvoření pilot. Opto-vláknové FBG tenzometry mohou kontinuálně měřit poměrné přetvoření pilot v několika výškových úrovních piloty při různém zatížení a umožní tak posoudit dostatečnost působení plášťového tření na pilotě. Kromě zatěžovacích zkoušek je možné měřit smršťování betonu při jeho zrání, a to včetně teploty.
Měřící systém na klíč - od projektu až po vyhodnocení stavu
Spojení odborníků na mostní konstrukce a odborníků na přesné měření.
- Nabízíme kompetní řešení od A do Z.
- Individuální řešení pro každý most
Našim cílem není pouze prodej komponent a jejich instalace, nebo dodávat jen "DATA", ve kterých se nikdo nevyzná!
Našim cílem je návrh, realizace a provozování celostního monitorovacího systému, který dokáže na základě aktuálních a historických dat:
- informovat o stavu mostní konstrukce,
- v případě zhoršení stavu či žjištění nestandartního chování upozornit na nutnost situaci řešit


Nabízíme kompletní řešení
- Návrh
- Projektové dokumentace
- Realizace
- Sběr dat
- Vyhodnocení dat
- Archivace dat
- Servis
Další doplňková měření vnějších vlivů
Měření dopravních dat
- intenzita dopravy
- rychlost a směr vozidel
- váha vozidel
- kategorie vozidel 8+0 / EUR13
Měření meteorologických veličin
- teplota vzduchu, rosný bod, tlak, směr a rychlost větru, srážky...
- teplota a charakteristika povrchu vozovky
Kamerový monitoring
- vizuální sledování objektu
- párování obrazových dat s měřenými událostmi
- video-analytické funkce

Výhody námi používaných FBG senzorů:
- vysoká citlivost, přesnost, opakovatelnost a stabilita měření,
- dlouhá životnost FBG senzorů v porovnání s elektromechanickými senzory,
- zcela pasivní senzory, bez nutnosti el. napájení,
- odolnost vůči chemicky agresivnímu prostředí, radiaci, nízkým i vysokým teplotám,
- možnost umístění senzorů i několik kilometrů od vyhodnocovací elektroniky,
- imunita vůči elektromagnetickému rušení a bludným proudům,
- kontinuální měření v reálném čase
