移动 4.0: 采用 OSiMaB 实现道路系统数字化

不断增长的交通量和环境影响会对桥梁造成破坏。为确保基础设施的可用性,消除交通瓶颈并优化交通流,对德国境内约 40000 座桥梁结构状况进行全面评估至关重要。

已经很高的德国标准将会通过 OSiMaB 项目得到进一步提升,为未来提供更安全的保障。

挑战

桥梁损坏影响了客货运输的顺利进行。由于货运量、环境影响和化学侵蚀的不断增长,对德国 40000 座桥梁结构的状况进行可靠评估是不可避免的。为了在早期阶段发现损坏并预测未来的损害,必须用前瞻性的系统来对现有监测系统进行补充。

解决方案

智能桥梁的使用旨在提高生态、经济和社会方面的可持续效率。实时的永久和整体状态监测允许在早期阶段修复,防止基础设施的损坏。智能预测系统还可对问题区域识别。

结果

HBM与 BASt、ITC工程、柏林技术大学、波恩大学和Hasso Plattner研究所一起共同开发了桥梁监测的整体方案。

OSiMaB 项目

作为 mFUND 研究计划的一部分,德国联邦交通和数字基础设施部(BMVI)资助了基于数字数据的应用的移动 4.0 研发项目。OSiMaB(桥梁在线安全管理系统)是 mFUND研究计划的一部分,联邦公路研究所提供国家资助。

OSiMaB 的项目合作伙伴,包括HBM、联邦公路研究所、ITC工程、柏林技术大学、波恩大学和哈索·普拉特纳研究所,制定了一个目标,即为公路桥梁的安全性和可靠性的实时评估创建一个 自适应的模块化系统,它可以随时适应其他桥梁。系统必须记录所有相关的影响、反应和损坏,并全面评估桥梁状况 - 既包括 当前桥梁状况,也包括结构件和整个桥梁 剩余使用寿命的预测

OSiMaB 会对桥路健康监控系统带来哪些变化?

  • 经济、可扩展且易于安装的监控解决方案
  • 支持预测性维护和服务的创新评估算法,以优化维护、维修和保护措施
  • 安全相关部件的质量保证和功能控制
  • 通过早期检测,提高安全性
  • 有质量保证的测量数据,用于可靠的分析,以确保可用性
  • 使用状况监测
  • 记录实际作用和应力变量,用作进一步分析的输入参数(例如,疲劳试验)
  • 技术智能化

OSiMaB:一套积极的维护方案

智能系统可于建筑物多个生命周期阶段(施工、维护、运行)。通过将它们集成到建筑过程中,可以在早期阶段检测并记录偏离目标状态的情况。在维修方面,对状况的永久性评估和在状况发生变化时,为建筑当局提供短期高度相关信息。在智能系统的帮助下,可持续地提高生态、经济和社会方面的效率。

OSiMaB 开发的是一个整体概念,用于监测联邦主干道网络中的桥梁。桥路实际状况监测由一个预测性监测部分加以补充,以便及早发现损坏、预测未来损坏和规划维修措施。在全封闭的情况下,最好的方案是减少道路交通堵塞。对道路施工承重结构进行全面监测也有降低成本的作用,因为预见性的规划会规避桥梁的进一步破坏,调配规划可以及早进行。

OSiMaB 使用现有联邦主要道路网联邦数据存储库,施工测量点和模拟模型数据作为辅助信息。借助于创新的评估算法,基于这些数据开发桥梁状态评估和未来维护状态预测的智能系统。这些新的 OSiMaB 评估算法是这个概念的重点。

在过去的几年里,OSiMaB 已经合并和完善了建筑数据集和交通数据,以开发所需的评估算法。OSiMaB 监测系统正在具有代表性的桥梁结构上连续运行,以收集数据。该数据库用于测试已经开发的算法,以进一步改进数据分析能力。

关于 OSiMaB 的 7 个问题: 德国联邦公路研究所、mFUND项目桥梁在线安全管理系统(OSiMaB)的项目协调员 Andreas Socher 的采访。

项目访谈

HBM 扮演了关键角色

HBM 与联邦公路研究所(BASt)、ITC工程、柏林技术大学和Hasso Plattner研究所共同开发了桥梁监测的整体概念。为了验证OSiMaB的算法,分析相关的桥梁参数并开发评估系统,有必要对具有代表性的桥梁进行数据采集。对于OSiMaB,A45高速公路上的一座桥充当了一个示范结构。桥梁结构由 HBM 提供、安装和调试,完整的测量技术解决方案。

大约150个模拟传感器测量各种物理量,如应变、位移、加速度、倾角、温度和噪声。一台摄像机还与桥上的触觉传感器同步记录交通流。为了能够分析不同传感器之间的相关性,整个测量系统是完全同步的。

HBM 模块化 QuantumX 数据采集系统和 catman AP 软件组成了完整的测量采集系统。监控版 catman 在这里起着关键作用,其用于系统的设置、计算、可视化、在线分析以及基于本地和云的数据存储。整个系统通过 LTE 路由器和 VPN 连接到服务器。用作远程监控系统。获取的数据流用于项目合作伙伴ITC Engineering的建筑数据建模(BIM)。

OSiMaB 系统结构

点击了解 OSiMaB 系统结构详情。

OSiMaB 项目详情

数据集: 52340个建筑数据记录,包括来自1736个自动测量点和10684个地点的道路交通普查数据。

项目资金: € 2.94 million

持续时间: 5/2017 - 12/2020

项目工程师: 14

项目参与者: Federal Highway Research Institute (BASt), HBM - Test & Measurement, ITC Engineeringthe Technical University of Berlinthe Hasso Plattner Institute 和 the University of Bonn.

进一步阅读

联邦交通和数字基础设施部:

联邦公路研究所:

德国无损检测学会: