Tunnel-Monitoring mit optischer Sensortechnologie

Tunnel gehören zu den Herzstücken unserer Infrastruktur – in großen Städten, im Gebirge und sogar unter Wasser. Sie schaffen Verbindungen und verkürzen Wege. Aber wie sicher sind sie?

Moderne Monitoring-Systeme ermöglichen es heute, den Zustand von Tunneln mihilfe der Faser-Bragg-Technologie zuverlässig zu überwachen.

Mechanische Deformationen in einem Tunnel können eine große Gefahr darstellen. Gerade bei Baumaßnahmen am Tunnel selbst oder in der näheren Umgebung ist es daher von erheblicher Bedeutung, schnell und zuverlässig die Stabilität des Bauwerks prüfen zu können.

Bei der Auswahl der Sensortechnologie für das Tunnel-Monitoring stellen sich einige Herausforderungen, die beachtet werden müssen:

  • Können die Sensoren über die vorgesehene Zeit – sowohl kurzfristig als auch langfristig – sicher und zuverlässig die benötigten Signale liefern?
  • Üblicherweise ist im Tunnel mit langen Kabellängen zu rechnen. Kann also die Qualität des Messsignals auch über lange Strecken garantiert werden?
  • Kann das Monitoring-System ohne Störung des laufenden Betriebs eingebaut werden?
  • Und natürlich die grundlegende Frage: Welche Messgrößen und dahinterstehenden Modelle eignen sich, um zum Beispiel im Falle eines Problems Alarm auszulösen?

Für alle genannten Punkte hat sich die optische Sensortechnik, basierend auf der Faser-Bragg-Technologie, als leistungsstarke Alternative zu bestehenden Monitoring-Systemen entwickelt.

Faser-Bragg-Gitter-Technologie als optimale Lösung

Faser-Bragg-Sensoren messen physikalische Größen, wie zum Beispiel Dehnung, mit Licht. Neben ihrer außerordentlichen Langzeitstabilität punktet die Technologie mit einem weiteren großen Vorteil: Sie kann Messwerte über lange Kabellängen hinweg nahezu ohne Qualitätsverlust übermitteln. Zudem können in einem Lichtwellenleiter mehrere Faser-Bragg-Sensoren untergebracht werden, was den Aufwand bei der Einrichtung des Monitoring-Systems auf ein Minimum reduziert. Das ist gerade bei der Überwachung von Tunneln, die zum Teil viele Kilometer lang sind, ein entscheidender Aspekt. Darüber hinaus kann das System zur Erfassung von Messungen während des Regelbetriebs im Tunnel eingesetzt werden, ohne den Verkehr zu beeinträchtigen.

HBK bietet Lösungen für das Tunnel-Monitoring, mit denen Anwender die Vorteile des Einsatzes von Faser-Bragg-Sensoren für das Tunnel-Monitoring voll ausschöpfen können.

Systemkomponenten

Ein komplettes Tunnelmonitoring-System umfasst folgende Komponenten:

  1. Sensoren zur Messung von Dehnung und Temperatur, installiert an der Tunnelauskleidung. Sensoren können an den Metallträgern angeschweißt, in Betonwände eingebettet oder auf die Oberfläche geklebt werden. Diese „Sensorringe“ können in verschiedenen Abschnitten des Tunnels eingesetzt werden und sind mit LWL-Kabeln miteinander verbunden.

  1. Interrogatoren zur Verarbeitung der Lichtsignale

     

  1. Software zur Verarbeitung der Messdaten

     

Vorteile des Einsatzes von Faser-Bragg-Sensoren in Tunneln

Optische Messsysteme eignen sich sowohl für das Langzeit-Monitoring als auch für kürzere Messzyklen. Das System kann im Regelbetrieb eingesetzt werden, wie die Beispiele des Rossio-Tunnels und des Metrotunnels in São Paulo zeigen, wo die MEMCOT-Methode (siehe Application Note für weitere Informationen) zur Einschätzung von Konvergenzen zwischen Messpunkten verwendet wurde.

HBK-Messsysteme sind eine zuverlässige Lösung für den Dauereinsatz. Das heißt, dass nicht „nur“ Messdaten zuverlässig und über lange Zeiträume erfasst werden. Auch automatisierte Alarme bei schwerwiegenden Änderungen in der Tunnelgeometrie können eingerichtet werden. Systeme können mit Standardprodukten aufgebaut oder mit Unterstützung unseres Teams für kundenspezifische Systeme an Ihre spezifischen Bedürfnisse angepasst werden. Sprechen Sie uns an!

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Weitere Informationen finden Sie in unserer Application Note (auf Englisch): Optical Monitoring System for Strain and Convergence Measurement (PDF).

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