Mobilidade 4.0: A digitalização do sistema rodoviário com o OSiMaB

O crescente volume de tráfego e influências ambientais são frequentemente associados a danos na ponte. Para garantir a disponibilidade da infraestrutura para eliminar gargalos e otimizar o fluxo de tráfego, é essencial uma avaliação holística das condições das aproximadamente 40.000 estruturas de pontes na Alemanha.

Os já altos padrões alemães serão desenvolvidos pelo projeto OSiMaB para fornecer gerenciamento de segurança para o futuro.

Desafio

Os danos causados à ponte prejudicam o fluxo suave do tráfego de passageiros e mercadorias. Devido ao constante crescimento do volume de tráfego de cargas, influências ambientais e processos químicos, é inevitável uma avaliação confiável das condições das 40.000 estruturas de pontes na Alemanha. Para detectar danos em um estágio inicial e prever danos futuros, o monitoramento existente da condição real deve ser complementado por um componente preditivo.

Solução

O uso de pontes inteligentes visa alcançar um aumento sustentável da eficiência em relação aos aspectos ecológicos, econômicos e sociais. O monitoramento permanente e holístico das condições em tempo real permite reparar os danos à infraestrutura em um estágio inicial. Sistemas inteligentes e preditivos também permitem uma melhor identificação das áreas problemáticas.

Resultado

Juntamente com a BASt, a ITC Engineering, a Universidade Técnica de Berlim, a Universidade de Bonn e o Instituto Hasso Plattner, a HBM desenvolveu um conceito holístico para o monitoramento de pontes. O sistema OSiMaB foi projetado para apoiar o proprietário / operador de pontes rodoviárias no planejamento de seu gerenciamento de manutenção desde o início e de acordo com os requisitos.

O projeto OSiMaB

Como parte da iniciativa de pesquisa do mFUND, o Ministério Federal dos Transportes e Infraestrutura Digital da Alemanha (BMVI) financia projetos de pesquisa e desenvolvimento relacionados a aplicativos digitais baseados em dados para mobilidade 4.0. O OSiMaB (Sistema de gerenciamento de segurança on-line para pontes) faz parte da iniciativa de pesquisa do mFUND e recebe financiamento do Estado do Federal Highway Research Institute.

Os parceiros do projeto do OSiMaB, consistindo da HBM, do Instituto Federal de Pesquisa em Rodovias, da ITC Engineering, da Universidade Técnica de Berlim, da Universidade de Bonn e do Instituto Hasso Plattner, estabeleceram o objetivo de criar um sistema adaptável e modular para a avaliação em tempo real da segurança e confiabilidade das pontes rodoviárias, que podem ser adaptadas a outras pontes a qualquer momento. O sistema deve registrar todas as influências, reações e danos relevantes e avaliar holisticamente a condição da ponte - tanto a condição atual da ponte quanto os prognósticos para a vida útil restante dos componentes e toda a ponte. 

Os benefícios do OSiMaB em uma solução de monitoramento de infraestrutura de tráfego são:

  • Uma solução de monitoramento econômica, expansível e fácil de instalar
  • Algoritmos de avaliação inovadores que oferecem suporte a manutenção e serviços preditivos para otimizar as medidas de manutenção, reparo e preservação
  • Garantia de qualidade e controle de função de componentes relevantes para a segurança
  • Maior segurança através da detecção precoce de alterações relevantes
  • Dados de medição neutros e com garantia de qualidade para análises confiáveis para garantir disponibilidade
  • Monitoramento de requisitos de uso
  • Registro de ação real e variáveis de tensão como parâmetros de entrada para análises adicionais (por exemplo, teste de fadiga)
  • Integração de novos desenvolvimentos tecnológicos no campo da inteligência técnica

OSiMaB: Uma solução proativa

Sistemas inteligentes podem ser usados em diferentes fases do ciclo de vida de um edifício (construção, manutenção, operação). Ao integrá-los ao processo de fabricação, desvios do estado-alvo podem ser detectados e documentados em um estágio inicial para iniciar reações. No contexto da manutenção, a avaliação permanente da condição e as informações de curto prazo das autoridades responsáveis pela construção em caso de alterações na condição são de alta relevância. Com a ajuda de sistemas inteligentes, é alcançado um aumento sustentável da eficiência em relação aos aspectos ecológicos, econômicos e sociais.

O OSiMaB implementa um conceito holístico para monitorar pontes na rede rodoviária principal federal. O monitoramento existente da condição real é complementado por um componente de monitoramento preditivo, que permite a detecção precoce de danos, a previsão de danos futuros e o planejamento de medidas de manutenção. Graças ao conceito holístico, os usuários da estrada se beneficiam de restrições reduzidas, pelo que, no melhor dos casos, nenhuma ponte precisa ser fechada para o tráfego de mercadorias pesadas. O monitoramento abrangente das estruturas de suporte de construção de estradas também tem um efeito de redução de custos, uma vez que o planejamento previsto evita mais danos às pontes, e o planejamento de implantação de orçamento e de pessoal pode ser realizado em um estágio inicial.

O OSiMaB usa o repositório de dados federal existente para a rede rodoviária principal federal, complementado por dados dos pontos de medição da construção e modelos de simulação. Com a ajuda de algoritmos inovadores de avaliação, o sistema inteligente para a avaliação da condição da ponte e o prognóstico da futura condição de manutenção são desenvolvidos a partir desses dados. Estes novos algoritmos de avaliação do OSiMaB tornam o conceito único. 

Nos últimos anos, o OSiMaB já mesclou e refinou conjuntos de dados de estrutura, bem como dados de tráfego, a fim de desenvolver os algoritmos de avaliação necessários. O sistema de monitoramento OSiMaB está em operação contínua em uma estrutura de ponte representativa e realiza a coleta dados. Este banco de dados é usado para testar os algoritmos já desenvolvidos para melhorar ainda mais a análise dos dados.

7 perguntas para OSiMaB: Entrevista com Andreas Socher, Instituto Federal de Pesquisa em Rodovias, coordenador do projeto no sistema mFUND do sistema de gerenciamento de segurança on-line para pontes (OSiMaB)

à entrevista

HBM desempenha um papel de liderança

Juntamente com o Instituto Federal de Pesquisa em Rodovias (BASt), a ITC Engineering, a Universidade Técnica de Berlim e o Instituto Hasso Plattner, a HBM desenvolveu o conceito holístico de monitoramento de pontes. Para verificar os algoritmos do OSiMaB, analisar os parâmetros relevantes da ponte e desenvolver um sistema de avaliação, é necessária a coleta de dados em uma ponte representativa. Para o OSiMaB, uma ponte na auto-estrada A45 atua como uma estrutura de demonstração. A estrutura da ponte foi equipada, instalada e comissionada pela HBM com uma solução completa de tecnologia de medição.

150 sensores analógicos medem uma ampla gama de grandezas físicas, como deformação, deslocamento, aceleração, inclinação, temperatura e ruído. Uma câmera de vídeo também registra o fluxo de tráfego de forma síncrona com os sensores táteis na ponte. Para poder analisar correlações entre diferentes sensores, todo o sistema de medição é sincronizado.

O sistema modular QuantumX e o software catman AP da HBM são utilizados como sistema de aquisição de dados de medição. A versão de monitoramento do catman desempenha um papel fundamental aqui. É usado para parametrização, cálculo, visualização, análise on-line e armazenamento de dados local e baseado em nuvem em operações de borda. O sistema completo está conectado ao servidor por meio de um roteador LTE e um túnel VPN. Um switch remoto e um sistema de monitoramento de rack fornecem diversas opções de manutenção remota. Os dados adquiridos fluem para a modelagem de dados da estrutura (BIM) do parceiro de projeto ITC Engineering e são exibidos em um painel claramente organizado. 

A estrutura do sistema do OSiMaB

Dê uma olhada no Mapa para aprender mais sobre a estrutura do sistema do OSiMaB.

Detalhes do Projeto OSiMaB

Conjuntos de dados: 52.340 registros de dados de construção, incluindo dados de 1.736 pontos de medição automáticos e censos manuais de tráfego rodoviário de 10.684 locais.

Valor do financiamento: 2,94 milhões de euros

Duração: 5/2017 - 12/2020

Equipe do projeto: 14

Participantes do projeto: Instituto Federal de Pesquisa Rodoviária (BASt), HBM - Teste e Medição, Engenharia ITC, Universidade Técnica de Berlim, Instituto Hasso Plattner e Universidade de Bonn.

Leitura adicional

Ministério Federal dos Transportes e Infraestrutura Digital: 

Instituto Federal de Pesquisa Rodoviária: 

Sociedade Alemã de Ensaios Não Destrutivos: