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 měření na mostech je z hlediska poměrného přetvoření železobetonové konstrukce. Pomocí optovláknových senzorů je možné měřit se sub-mikronovým rozlišením změny délky, díky čemuž je možné měřit vývoj mostu v čase a vyhodnotit tak případně špatný nebo dokonce kritický stav a zabránit tragickým událostem. 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 nebo statikem.
Povrchová montáž probíhá do malé hloubky a nenarušuje tak statiku mostu. U komorových mostů pak probíhá instalace uvnitř komory. Nejdůležitější informace o vývoji mostu nám dávají dlouhodobá statická měření, pomocí kterých je možné vyhodnocovat stav mostu, maximální zatížení a jeho další vývoj. 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 komplexí informace o chování mostní konstrukce vlivem dopravy i povětrnostními vlivy.

Měření segmentových mostů
Speciálním typem konstrukcí jsou mosty ze 60. a 70. 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 předpínací výztuže a jejího kotvení, absence injektáže, následná koroze a minimální nebo žádná betonářská výztuž. Nosníky pak tvoří prvky z prostého betonu předpjaté 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, jak moc se otevírají dává provozovateli mostu důležitou informaci o tom, zda je třeba omezit dopravu, snížit jeho maximální zatížitelnost, nebo most dokonce zavřít. Jedině online monitoring dokáže zabránit dalším tragickým událostem!
Vyvinuli jsme proto speciální optovláknové senzory pro detekci prvotního otevření spár i následného měření jejích otevírání. Detekce prasknutí nastává při otevření spáry o 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 odešla data, zda došlo k prasknutí. 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, jak moc se spára otevírá.
Měření nově budovaných mostů
Instalace tenzometrů a teplotních senzorů se při budování nových mostů stává nezbytným standardem, což je velice významné při výstavbě i pro predikci 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 je určen projektantem, který může následně získaná data porovnávat se simulačními modely a poskytují mu data o 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 provizorního rozvaděče s vyhodnocovací elektronikou a získávat data již při výstavbě mostu. Vyhodnocovací elektroniku umísťujeme do klimatizovaných rozvaděčů, které můžou být instalovány uvnitř komory mosty, na povrchu mostu nebo i několik kilometrů od mostu do požadovaného místa, dle typu instalace 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 ucelená data nezbytná po analýzu stavu mostu. Měřící rozsah teplotních senzorů -30 °C až 70 °C.

Víme kde a co měřit
Globálním problémem u dodavatelů systémů pro měření mostů je absence odborníků z oblasti mostních konstrukcí, a často tak osazují měřené mosty různými senzory na nevhodných místech a v nevhodném počtu. Výstupy těchto systémů pak nemají vypovídající hodnotu o chování a vývoji konstrukce. Naše systémy jsou navrhovány v součinnosti s předními odborníky na mostní konstrukce, jejichž letité zkušenosti přispívají k dosažení vyspělých senzorických systémů s velkou přidanou hodnotou. Před samotnou realizací senzorického systému jsou nejprve prováděny simulace, výpočty a analýzy, na základě, kterých je senzorický systém navržen. Systém poskytuje projektantovi, zhotoviteli i následnému správci díla ucelený nástroj k diagnostickému monitorování všech potřebných dějů probíhajících v mostní konstrukci, a to v korelaci s vnějšími vlivy (např. teplota, síla a směr větru, intenzita dopravy...).
Zpracování a vizualizace dat
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/četnosti posílání dat, možnost zasílání informací o statických i dynamických dějícj, sběr a archivaci tříděných hodnot v databázi. Cloudové řešení - přístup k autuálním i historickým hodnotám přes webové rozhraní (možno i formou private cloud na vlastních serverech).

Měření při zatěžovacích zkouškách mostů
Nabízíme také systém dočasného měření komorových a segmentových mostů za účelem sledování vlivu dopravy, povětrnostních vlivů nebo pokud je prováděna zatěžovací zkouška. Zákazník si tak zaplatí za službu dočasného měření a zpracování dat, bez nutnosti pořizování celého systému. Senzory jsou na předem určená místa dočasně nainstalovány a propojeny s rozvaděčem a vyhodnocovací elektronikou. Díky kontinuálnímu měření poměrného přetvoření a teploty tak lze sledovat chování mostů v různých povětrnostních podmínkách, různém dopravním zatížení nebo zatěžovací zkoušce, a ověřit tak jestli se konstrukce chová pružně, případně jak moc 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 jsou nezbytným krokem před zahájením stavebních prací a další výstavby mostu. Součástí těchto zkoušek je kromě měření sesedání také měření poměrného přetvoření pilot. Opto-vláknové FBG tenzometry kontinuálně měří poměrné přetvoření pilot s ohledem na zatěžovací kroky a jejich průběh po délce pilot v několika výškových úrovních, s ohledem na nárůst plášťového tření. Kromě zatěžovacích zkoušek je možné měřit smršťování betonu při jeho zrání, a to včetně teploty.
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
