Mobilità 4.0: la digitalizzazione del sistema stradale con OSiMaB

L'aumento costante del volume di traffico e le influenze ambientali sono spesso associati a danni al ponte. Per garantire la disponibilità dell'infrastruttura per eliminare gli imbottigliamenti e ottimizzare il flusso del traffico, è essenziale una valutazione complessiva della condizione delle circa 40.000 strutture di ponti in Germania.

Gli standard tedeschi già elevati saranno ulteriormente accresciuti dal progetto OSiMaB per fornire un lungimirante intervento di sicurezza.

Sfida

Il danneggiamento del ponte compromette il flusso regolare del traffico passeggeri e merci. A causa della costante crescita dei volumi del traffico merci, delle influenze ambientali e dei processi chimici, è inevitabile una valutazione effettiva delle condizioni delle 40.000 strutture di ponti in Germania. Al fine di rilevare i danni iniziali e anticipare quelli futuri, il monitoraggio esistente delle condizioni effettive deve essere integrato da una componente in grado di effettuare previsioni.

Soluzione

L'uso di Intelligent Bridges ha lo scopo di ottenere un aumento sostenibile dell'efficienza in termini di aspetti ecologici, economici e sociali. Il monitoraggio permanente e olistico delle condizioni in tempo reale consente di riparare tempestivamente i danni alle infrastrutture. I sistemi intelligenti e predittivi consentono inoltre una migliore identificazione delle aree problematiche.

Risultato

Insieme a BASt, ITC Engineering, l'Università tecnica di Berlino, l'Università di Bonn e l'Hasso Plattner Institute, HBM ha sviluppato un concetto olistico per il monitoraggio dei ponti. Il sistema OSiMaB è progettato per supportare il proprietario / operatore dei ponti stradali nella pianificazione della loro gestione della manutenzione in una fase iniziale e in linea con i requisiti.

Il progetto OSiMaB

Nell'ambito dell'iniziativa di ricerca mFUND, il Ministero federale dei trasporti e delle infrastrutture digitali della Germania (BMVI) finanzia progetti di ricerca e sviluppo relativi alle applicazioni basate sulla mobilità dei dati digitali 4.0. OSiMaB (Sistema di gestione della sicurezza online per ponti) fa parte dell'iniziativa di ricerca mFUND e riceve finanziamenti statali dal Federal Highway Research Institute.

I partner del progetto di OSiMaB, costituiti da HBM, il Federal Highway Research Institute, ITC Engineering, l'Università tecnica di Berlino, l'Università di Bonn e l'Hasso Plattner Institute, si sono prefissati l'obiettivo di creare un sistema adattivo e modulare per la valutazione in tempo reale della sicurezza e dell'affidabilità dei ponti stradali, che può essere adattata ad altri ponti in qualsiasi momento. Il sistema deve registrare tutte le influenze, le reazioni e i danni rilevanti e valutare in modo olistico le condizioni del ponte, sia le condizioni attuali del ponte sia le previsioni per la durata residua dei componenti e dell'intero ponte.

I vantaggi di OSiMaB in una soluzione di monitoraggio dell'infrastruttura del traffico sono:

  • Una soluzione di monitoraggio economica, espandibile e di facile installazione
  • Algoritmi di valutazione innovativi a supporto della manutenzione predittiva e dei servizi per ottimizzare le misure di manutenzione, riparazione e conservazione
  • Garanzia di qualità e controllo delle funzioni dei componenti rilevanti per la sicurezza
  • Maggiore sicurezza grazie all'individuazione tempestiva delle modifiche rilevanti
  • Dati di misura neutri e garantiti per analisi affidabili per garantire la disponibilità
  • Monitoraggio dei requisiti di utilizzo
  • Registrazione delle variabili di azione e stress effettive come parametri di input per ulteriori analisi (ad esempio, test di fatica)
  • Integrazione di nuovi sviluppi tecnologici nel campo dell'intelligence tecnica

OSiMaB: una soluzione avveniristica

I sistemi intelligenti possono essere utilizzati nelle diverse fasi del ciclo di vita di un edificio (costruzione, manutenzione, funzionamento). Integrandoli nel processo di fabbricazione, le deviazioni dallo stato prefissato possono essere rilevate e documentate in una fase iniziale per avviare correzioni. Nel contesto della manutenzione, la valutazione permanente della condizione e le informazioni a breve termine delle autorità edili in caso di cambiamenti nelle condizioni sono di grande rilevanza. Con l'aiuto di sistemi intelligenti, si ottiene un aumento sostenibile dell'efficienza per quanto riguarda gli aspetti ecologici, economici e sociali.

OSiMaB sviluppa un concetto olistico per il monitoraggio dei ponti nella rete stradale principale federale. Il monitoraggio esistente delle condizioni effettive è integrato da un componente di monitoraggio predittivo, che consente il rilevamento tempestivo di danni, la previsione di danni futuri e la pianificazione di misure di manutenzione. Grazie al concetto olistico, gli utenti della strada beneficiano di restrizioni ridotte, per cui nel migliore dei casi nessun ponte deve essere chiuso al traffico pesante di merci. Il monitoraggio completo delle strutture portanti della costruzione di strade ha anche un effetto di riduzione dei costi, poiché la pianificazione previsionale evita ulteriori danni ai ponti e la pianificazione del budget e della distribuzione del personale può essere effettuata in una fase iniziale.

OSiMaB utilizza il repository di dati federale esistente per la rete stradale principale federale, integrato dai dati dei punti di misurazione della costruzione e dei modelli di simulazione. Con l'aiuto di algoritmi di valutazione innovativi, da questi dati viene sviluppato il sistema intelligente per la valutazione delle condizioni del ponte e la prognosi delle future condizioni di manutenzione. Questi nuovi algoritmi di valutazione di OSiMaB rendono il concetto unico.

Negli ultimi anni, OSiMaB ha già unito e perfezionato set di dati di costruzione e dati sul traffico al fine di sviluppare gli algoritmi di valutazione richiesti. Il sistema di monitoraggio OSiMaB è in funzionamento continuo su una struttura a ponte rappresentativa e raccoglie dati. Questo database viene utilizzato per testare gli algoritmi già sviluppati per migliorare ulteriormente l'analisi dei dati.

7 domande per OSiMaB: Un'intervista con Andreas Socher, Federal Highway Research Institute, coordinatore del progetto con il piano mFUND Sistema di gestione della sicurezza online per ponti (OSiMaB)

Intervista

HBM gioca un ruolo primario

Insieme a Federal Highway Research Institute (BASt), ITC Engineering, Università tecnica di Berlino e Hasso Plattner Institute, HBM ha sviluppato il concetto olistico per il monitoraggio dei ponti. Per verificare gli algoritmi di OSiMaB, analizzare i relativi parametri del ponte e sviluppare un sistema di valutazione, è necessaria la raccolta dei dati su un ponte rappresentativo. Per OSiMaB, un ponte sull'autostrada A45 funge da struttura dimostrativa. La struttura del ponte è stata equipaggiata, installata e commissionata da HBM con una soluzione tecnologica di misurazione completa.

150 sensori analogici misurano un'ampia gamma di quantità fisiche come sforzo, spostamento, accelerazione, inclinazione, temperatura e rumore. Una videocamera registra inoltre il flusso del traffico in modo sincrono con i sensori tattili sul ponte. Per poter analizzare le correlazioni tra i diversi sensori, l'intero sistema di misurazione è sincronizzato.

Il software modulare QuantumXcatman AP di HBM vengono utilizzati come sistema di acquisizione dei dati di misurazione. La versione di monitoraggio di catman svolge qui un ruolo chiave. Viene utilizzato per la parametrizzazione, il calcolo, la visualizzazione, l'analisi online e l'archiviazione dei dati locale e basata su cloud in modalità edge. Il sistema completo è collegato al server tramite un router LTE e un tunnel VPN. Un interruttore remoto e un sistema di monitoraggio dell'armadio offrono ampie opzioni di manutenzione remota. I dati acquisiti confluiscono nel BIM (Building Data Modeling) del partner di progetto ITC Engineering e vengono visualizzati in una dashboard chiaramente organizzata.

La struttura del sistema OSiMaB

Guarda la mappa concettuale per saperne di più sulla struttura del sistema di OSiMaB.

Dettagli del progetto OSiMaB

Insieme di dati: 52.340 record di dati di costruzione, inclusi i dati di 1.736 punti di misurazione automatici e censimenti del traffico stradale manuale di 10.684 posizioni.

Importo del finanziamento: 2,94 milioni €

Durata: 5/2017 - 12/2020

Squadra del progetto: 14

Parti del progetto: Federal Highway Research Institute (BASt), HBM - Test & Measurement, ITC EngineeringUniversità tecnica di Berlino, Hasso Plattner Institute e Università di Bonn.

Ulteriori letture

Ministero federale dei trasporti e delle infrastrutture digitali:

Federal Highway Research Institute: 

Società tedesca per i test non distruttivi: