Monitoring infrastruktury krytycznej – nowa era

Zespół z Uniwersytetu Technicznego w Graz, pod kierownictwem Caroline Schönberger i Wernera Lienharta, zrewolucjonizował monitoring infrastruktury krytycznej, wykorzystując satelity nawigacyjne. Ich przełomowa metoda, zaprezentowana w projekcie InfraHealth, otwiera nowe możliwości w ocenie i utrzymaniu dużych konstrukcji inżynieryjnych.

Projekt InfraHealth, wspierany przez FFG, wykorzystuje nowatorski system pomiarowy do statycznego i dynamicznego monitorowania budynków przy użyciu kilku anten. Umożliwia on wykrywanie wibracji w milimetrach, nawet przy użyciu satelitów odległych o 20 tysięcy kilometrów. System ten łączy lokalne anteny z publicznie dostępnymi sygnałami GNSS z satelitów Galileo, GPS i GLONASS, zapewniając monitoring infrastruktury krytycznej niezależny od warunków środowiskowych.

W czasie badania skoncentrowano się na dwóch obiektach: najwyższej tamie Kölnbrein w Karyntii oraz najwyższym budynku w Austrii, DC Tower w Wiedniu. W obu przypadkach, zespół naukowców wykorzystał metody statyczne i dynamiczne. Statyczne pomiary, które nie są tak czasochłonne, mogą być przeprowadzane w stałych odstępach, nawet co godzinę lub dzień. Natomiast dynamiczne pomiary, dokonywane co 0,05 sekundy, pozwalają na bardziej szczegółowe obserwacje.

W przypadku tamy Kölnbrein, ustalono, że anteny umieszczone zarówno w centrum, jak i na jej krawędziach, mogą odbierać wystarczające sygnały satelitarne. Monitoring tamy jest kluczowy ze względu na jej strategiczne znaczenie. W DC Tower zespół zainstalował tylko dwie anteny: jedną do pomiaru częstotliwości budynku, a drugą do sprawdzania czy budynek porusza się pod wpływem zewnętrznych czynników, jak wiatr. Badania wykazały, jak precyzyjnie nowa metoda może wykrywać zmiany. W trakcie pomiarów udało się zarejestrować fale wstrząsowe trzęsienia ziemi z odległości około 550 km na północ od Włoch, opierając się na ruchach wieżowca.

Werner Lienhart, kierownik Instytutu Geodezji Inżynieryjnej i Systemów Pomiarowych na TU Graz, podkreśla, że integracja monitorowania statycznego i dynamicznego w jednym systemie pomiarowym umożliwia dogłębne zrozumienie stanu zdrowia struktury. Jest to niezwykle istotne dla dużych konstrukcji inżynieryjnych, takich jak mosty czy tamy, które zbliżają się do końca swojego planowanego okresu użytkowania. Projekt InfraHealth współpracował z takimi partnerami, jak Verbund Hydro Power GmbH, Leica Geosystems Austria GmbH, Disaster Competence Network Austria, pentamap GmbH, co świadczy o jego znaczeniu i interdyscyplinarnym charakterze.

Odkrycia z TU Graz stanowią istotny krok by udoskonalić monitoring infrastruktury krytycznej. Łącząc wytrzymałość włókien węglowych z efektywnością energetyczną kompozytów piezoelektrycznych. Ta innowacja otwiera nowe perspektywy w dziedzinie detekcji ruchu, oferując cenne wskazówki dla przyszłych badań.

Szymon Ślubowski