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Montag, 27.08.2012

Forschung

Straßenbrücken sollen intelligenter werden

Grobkonzept des Intelligente-Brücken-Projekts

Lübecker Konsortium gewinnt Bundesprojekt zur automatischen Schadenserkennung an Brücken

Zwei Informatik-Institute der Universität zu Lübeck entwickeln und erproben gemeinsam mit zwei Lübecker Unternehmen ein neuartiges Konzept intelligenter Brücken. Es handelt sich um die Institute für Technische Informatik und für Telematik zusammen mit der coalesenses und der roch services GmbH. Sie haben die Ausschreibung der Bundesanstalt für Straßenwesen für die Entwicklung und Erprobung eines Intelligente-Brücken-Konzepts gewonnen. Das Projekt, das mit insgesamt etwa 440.000 Euro veranschlagt ist, begann Mitte August 2012 und wird zwei Jahre laufen.

Brücken sind einem fortwährendem Alterungs- und Schädigungsprozess unterworfen und erfordern eine kontinuierliche Überwachung und Instandhaltung, was mit erheblichen Kosten verbunden ist. Unter akutem Kostendruck werden diese Maßnahmen oft minimiert, was in der Vergangenheit zur Ausweitung von Bestandsschäden führte. Ziel dieses Projekts ist es daher, das Bauwerksmanagement und Instandhaltungsmaßnahmen durch Dauerüberwachung mit moderner Informationstechnologie kostengünstiger zu gestalten. Durch den Einsatz der Sensornetztechnologie sollen bestehende Maßnahmen in Form von manuellen Inspektionen gemäß anerkannten Fachregeln nicht ersetzt, sondern möglichst nahtlos ergänzt werden.

Langfristiges Ziel des Projekts  ist es, von einzelnen Fallstudien zu einer flächendeckenden Überwachung von Brücken mittels Sensornetzen überzugehen. Dafür muss der Auf-wand für den Einsatz eines Sensornetzes für die Überwachung einer Brücke – der heute in Mannjahren von Ingenieuren und Wissenschaftlern gemessen wird – substantiell reduziert werden. Da jede Brücke ein Unikat mit individuellen Schäden und Besonderheiten darstellt, soll das im Rahmen dieses Projekts zu entwickelnde Überwachungssystem einfach und kostengünstig an eine Brücke individuell angepasst werden können, indem ähnlich einem Baukastensystem aus einer Menge vorgefertigter Hardware- und Softwarekomponenten diejenigen zusammengestellt werden können, die für eine bestimmte Brücke notwendig sind; die Funktionsweise der gewählten Komponenten soll einfach an die Überwachungsaufgabe einer spezifischen Brücke angepasst werden können. Zentraler Gegenstand der Forschung und Entwicklung in diesem Projekt ist daher Entwurf und Realisierung entsprechender Hard- und Softwarekomponenten, die von geeignet geschulten Bauingenieuren flexibel konfiguriert und kombiniert werden können, so dass sie an einer möglichst großen Zahl von Brücken eingesetzt werden können.

Um eine praktische Erprobung der neuen Verfahren zu erlauben, stellt der Landesbetrieb Straßenbau und Verkehr eine Autobahnbrücke zur Verfügung. Voraussichtlich wird dies die Überführung der A1 über die Stockelsdorfer Straße in Lübeck sein.

Die Projektpartner

Das Institut für Telematik der Universität zu Lübeck entwickelt neue technische Lösungen für die Herausforderungen einer zunehmend hybrid vernetzten Welt aus realen und virtuellen Komponenten in allen gesellschaftlich relevanten Bereichen. Die Zielsetzungen und Methoden orientieren sich am Leitgedanken, dass Technik grundsätzlich der Unterstützung des menschlichen Lebens in seiner Umwelt dienen sollte. Dazu gestalten die Mitarbeiter innovative Komponenten, Systeme, Prozesse und Anwendungen in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit kompetenten Partnern aus Wirtschaft und Forschung. Neue technische Entwicklungen in den Bereichen Sensorik, Aktorik, Netzwerktechnik, sowie mobilen, ubiquitären, und pervasiven Systemen werden zur Realisierung von innovativen Diensten in intelligenten Umgebungen verwendet (www.itm.uni-luebeck.de).

Das Institut für Technische Informatik beschäftigt sich mit der Architektur von Hard-ware/Software-Systemen sowie deren prototypischer Implementierung und Evaluation. Forschungsschwerpunkte sind dabei mobile autonome Roboter, Cyber-Physical-Systems sowie integrierte Schaltungen in Form von „Systems-on-Chip“. Die Arbeitsgruppe „Cyber-Physical-Systems“ unter Leitung von Prof. Kay Römer ist international ausgewiesen im Bereich drahtlos vernetzter eingebetteter Sensoren zur Beobachtung von Umweltphänomenen und bringt diese Expertise in das vorliegende Projekt zur automatischen Schadensüberwachung an Brücken ein (www.iti.uni-luebeck.de).

Die Firma coalesenses GmbH vertreibt standardisierte sowie speziell im Kundenauftrag entwickelte drahtlos vernetzte Messsysteme mit Internetintegration. Die Geräte arbeiten häufig autark mit Hilfe von Batterien oder Solarzellen und ermöglichen Messungen über lange Zeiträume an beliebigen Orten. Die verschiedenen Sensoren tauschen per Funk Daten aus und können so zusammenarbeiten oder aufeinander reagieren. Die Anbindung der Sensoren an das Internet gestattet ständigen Life-Zugriff auf die erhobenen Daten oder das Versenden von Alarmmitteilungen, so dass Sensornetze moderne Informationssysteme in die reale Welt hinein erweitern (www.coalesenses.com).

Die Firma Roch Services GmbH ist ein Unternehmen, das Standsicherheitsprüfungen an stehenden und verankerten Systemen europaweit ausführt. Mit der Unternehmenserweiterung auf die Roch Services - Bereich Bauqualität werden Standsicherheits- und Sonderprüfungen an Bauwerken jeglicher Art durchgeführt. Hierzu werden durch unsere Sachverständigen auch die bauwerksspezifischen Prüfkonzepte unter Beachtung der Bauwerksart, der statisch-konstruktive Durchbildung und Robustheit sowie die Prüfintervalle individuell entwickelt (www.roch-services.de). 

Beispiel einer Sensornetzkomponente

A1-Brücke an der Stockelsdorfer Straße