Az életünkhöz nélkülözhetetlen infrastruktúra-rendszerek biztonságos fenntartása, hosszútávú üzemeltetése kiemelt feladat. A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszere ezen építményekre koncentrál, különös tekintettel azokra, amelyeknél nincs (vagy nem megfelelő) az energiaellátás, ezért a folyamatos töltés és ebből eredően a nagy energiaigényű kommunikációs csatornák nem biztosítottak. Ezeknél a létesítményeknél a megfelelő felügyelet jelentős humánerőforrást, időt és költséges módszereket igényel, a rendszeres műszeres vizsgálat és az általános adatelemzési, adattovábbítási módszerek nem alkalmazhatók. További problémát jelent a nehezen hozzáférhető helyeken lévő szerkezeti elemek vizsgálata, emberi életet veszélyeztető helyszínek. A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszere ezen építmények esetén az utólag, bontás nélkül már nem vizsgálható szerkezeti elemek folyamatos távérzékelési, felügyeleti és ellenőrzési rendszerét, valamint technológiáját biztosítja. Az adatgyűjtő végponti elemek a monitoringhoz szükséges nyomást, elmozdulást, repedést, rezgést, nedvességet mérő speciális IoT szenzorokkal mérik. Az adatgyűjtő végponti elemek energiaellátását egy 5Ah akkumulátor biztosítja, az adatgyűjtő végponti elemek akkumulátorát időjárásfüggő megújuló energia termelő eszközök (napelem vagy szélgenerátor) töltheti, ha az adatgyűjtő végponti elemek használatának módja megkívánja.
A Solver UNio által fejlesztett rendszer hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszere, amely adatgyűjtő végponti elemből, az adatgyűjtő végponti elemek által küldött adatok gyűjtésére szolgáló átjátszó állomásból áll, amely a gyűjtött adatokat vezeték nélküli kapcsolaton keresztül továbbítja a webszerveren elhelyezett központi adatfeldolgozónak.
Az adatgyűjtő végponti elemek fizikai, kábeles összeköttetés nélkül, 2,4 GHz-es Bluetooth Low Energy (BLE) frekvencián, de egyedi protokollon keresztül kommunikálnak az átjátszó állomással. Az átjátszó állomás feladata egyrészt az IoT szenzorok által küldött adatok gyűjtése, strukturálása és azok továbbítása a webszerveren futó központi adatfeldolgozó felé, másrészt az adatgyűjtő végponti elemeken található IoT szenzorok integrálása egy 5G hálózati kommunikációs csatornába, biztosítva ezzel egy kiberbiztonsági szempontból megfelelő, nagy hatótávolságú IoT ökoszisztémát. Sikertelen adatküldés esetén az eszköz képes tárolni, majd újra küldeni a mért értékeket. Harmadrészt az átjátszó állomás a rendszer kommunikációs vezérlőegysége, azon keresztül lehet az adatgyűjtő végponti elemeket egyenként, külön-külön is vezérelni. Az átjátszó állomás az 5G-nek köszönhetően rendkívül gyors adatsebességgel, a 4G LTE-hez képest akár 100-szor több csatlakoztatott eszköz, adatgyűjtő végponti elem jeleit képes fogadni és továbbítani. Az átjátszóállomás az IoT szenzorok strukturált adatait egy erre dedikált webszerverre küldi meg, ahol az adatok archiválódnak, a központi adatfeldolgozó elvégzi az adatok feldolgozását és kiértékelését, és az előre feltöltött paraméterek mentén, a protokoll előírásainak megfelelően a szerverprogram végrehajtja a szükséges beavatkozást, és az átjátszó állomáson keresztül utasítást küld az adatgyűjtő végponti elemek felé. Havaria esetén folyamatos real-time mérési parancsot ad, egyéb esetben az adatgyűjtő végponti elemek mélyalvásba mennek, vagy a monitorozás célját leginkább szolgáló felhasználási mód választható egyedi programkódokkal.
A rendszer segítségével kiváltható ezen építmények szemrevételezésen alapuló felülvizsgálata, a folyamatos monitorozás lehetővé teszi az építmény állapot romlásának időben történő, mérési adatokon alapuló detektálását. A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású adatgyűjtő végponti eleme egy olyan eszköz, ami az építmény rezgésének vizsgálatához integráltan tartalmaz gyorsulásmérő, elmozdulásmérő és magnetométer szenzorokat, ezen kívül hő- és páramérő, nyomásmérő szenzorokat annak érdekében, hogy a mérés során detektált deformációról eldönthető legyen, hogy az építmény paramétereinek esetleges, pillanatnyi romlása a környezeti paraméterek változásából ered vagy az építmény szerkezetében valóban romlás következett be.
Az elmúlt 5 évben jelentős előrelépés történt az infrastruktúra elemekről származó adatgyűjtés, az előfeldolgozás, a tárolás (hosszú távú figyelés), a diagnosztika és az interpretációs folyamatok javítása terén. A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszer segítségével lehetővé válik az állandó, folyamatos és online platformos megfigyelés és adatkiértékelés nagy teljesítményű műszerek nélkül, a hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszer használatával kiküszöbölhetők a szemrevételezésből eredő hibák, és csökkenthető az üzemeltetésért felelős személyzet leterheltsége.
A rezgésmérés a szerkezetek mechanikai rezgéseinek jellemzésére és elemzésére szolgáló eljárás és technika. A rezgésmérések különböző iparágakban széles körben alkalmazottak, például gépiparban, járműiparban, építőiparban, űrkutatásban és környezetvédelmi területeken. A hidak és rácsos tartó szerkezetek esetén a rezgés az építmény periodikus mozgását jelenti az egyensúlyi helyzetéhez képest. A rezgésmérés során ezen elmozdulások frekvenciáját (a rezgés periódusainak száma másodpercenként), valamint amplitúdóját (a rezgés maximális kitérése a nyugalmi helyzetéhez képest) mérjük. A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású adatgyűjtő végponti elemében alkalmazott gyorsulásmérő szenzor a szerkezet felgyorsulását méri három, egymásra merőleges tengely mentén, ehhez hasonlóan, derékszögű tengelyek mentén méri a szerkezet elmozdulását az elmozdulásmérő szenzor, míg az alkalmazott magnetométer a mágneses tér változásáról (pl. repedés) ad információt.
A környezeti paraméterek (pl. hőmérséklet, páratartalom, nyomás) változása és a hidak vagy rácsos tartó fémszerkezetek rezgése között szoros kapcsolat áll fenn. Ennek oka, hogy a környezeti paraméterben bekövetkező változások hatással vannak az építmények anyagára és szerkezetére, ami az építmény saját rezgésein túlmenő gerjesztett rezgéseket okozhat. Például a meleg hatására az anyag kitágul, ez változást okoz a szerkezetben, ami feszültségváltozással jár, és ez gerjesztésbe hozza a szerkezetet.
Az adatgyűjtő végponti elem energiaellátását egy 5Ah LiPo akkumulátor biztosítja, amely az eszköz alacsony energiafelhasználásának köszönhetően akár egy évig is képes az adatgyűjtő végponti elem energiaigényét kiszolgálni.
Az európai, és így a homologizált magyar Útügyi Műszaki Előírás alapján a hidakat szemrevételezéssel évente és „közelről” rendszeresen 5 évente ellenőrizni kell. Ez a fajta ellenőrzés viszonylag pontos képet ad a híd állapotáról, és jól nyomon követhető az idő múlásával bekövetkező öregedési folyamat; megbízhatóan nyomonköveti a károk előrehaladását. Cserébe viszont nagyon komoly erőforrásokat igényel mind az idő és az alkalmazott eszközök, mind a szakemberek vonatkozásában. Ezt a problémát hivatott orvosolni a hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszere. A mérőszenzorok által folyamatosan vagy rendszeresen rögzített adatok kellő mélységű betekintést nyújthatnak a szerkezet napi, heti, havi vagy éves ciklusaiba.
Infrastruktúra monitorozó rendszereket vagy rendszer elemeket korlátozottan elterjedten alkalmaznak már.
Ilyen rendszer a GeoSIG által forgalmazott monitoring rendszer, amely igény szerinti információkat képes biztosítani az adott szerkezet jellemzőiről, valamint figyelmeztetéseket ad az észlelt túllépésekről. Ezért a szerkezeti állapotfigyelés a károk korai felismerése révén jelentősen csökkenti a javítási költségeket, biztonságosabbá teszi a felügyelt szerkezetet és növeli karbantartásának költséghatékonyságát. A GeoSIG által forgalmazott hídmonitorozó rendszer adatgyűjtő egysége gyorsulás, elmozdulás, deformáció, dőlés és környezeti paraméterek mérésére alkalmas szenzorokat tartalmaz. Az adatgyűjtő egységek kábelezetten csatlakoznak a lokális többcsatornás adatrögzítő egységhez. Az adatrögzítő egységben strukturált formában tárolt adatokat rendszeresen, helyi jelenlét mellett lehet kinyerni (pl. laptop vagy USB csatlakoztatásával). Külön szolgáltatás keretében biztosítják a megjelenítő felületet (GeoDAS) az adatok kiértékelésére (https://www.geosig.com/). A GeoSIG telepített megoldásai megbízható és folyamatos monitorozást kínálnak. A GeoSIG adatgyűjtőinek energiaellátása a hídszerkezet villamos hálózatáról történik, az adattovábbítás az adatrögzítő egység felé adatkábelen történik. Az adatok kinyerése távolról nem megoldott.
A jellemzően vízzáró gátak szerkezeti állapotának monitorozására szakosodott SIXENSE (https://www.sixense-group.com/) műszaki megoldást kínál a már megépült vízzáró gátak utólagos beépítéssel történő felügyeletére. A rendszer komplex. Az adatgyűjtő egységeikben szeizmométert, elmozdulás mérőt, gyorsulásmérőt és egyéb hidrológiai paramétereket mérő szenzorokat integrál. Az adatgyűjtő egység PoE (Power of Ethernet) kábelen csatlakozik a gát egyik végében elhelyezett adatközponthoz, ami az adatokat strukturáltan küldi el a webszerver felé. Az adatok feldolgozása a webszerveren történik, a megjelenítés SaaS szolgáltatás keretében, a sixsense-group.com oldalon, autentikációt követően érhető el.
A Senceive Ltd (UK) híd monitorozó eszköze tartalmazza a technika jelenlegi állásához viszonyítva a legközelebbi megoldást. A Senceive egy brit, 2005-ben alapított startup cégből nőtte ki magát, mára meghatározó a vezeték nélküli monitoring eszközök tervezésében. Infrastruktúra állapot felügyeleti rendszerük a FlatMesh nevet kapta. A "FlatMesh" egy olyan vezeték nélküli érzékelőtechnológia, amelyet a geotechnikai és szerkezeti monitorozásban alkalmaznak. Ez a technológia lehetővé teszi a hídfelületek különböző paramétereinek, például hőmérséklet, rezgés, gyorsulás és egyéb fizikai változók vezeték nélküli és valós idejű monitorozását. A "FlatMesh" technológia alapelve, hogy a versenytársakhoz hasonlítva kisméretű, de robosztus kialakítású végponti mérőeszközöket helyeznek el a monitorozott felületeken, és ezek az egy paraméter mérésére szolgáló végponti elemek vezeték nélküli módon kommunikálnak egy központi adatgyűjtő rendszerrel. Ezek a szenzorok rendkívül érzékenyek a különböző változókra, és képesek gyorsan és pontosan észlelni azokat. Ez a technológia különösen hasznos olyan területeken, ahol a hagyományos kábelezés nehézkes vagy költséges lenne, azonban a vezeték nélküli adatküldés csak nyílt (GSM lefedettségű) helyeken oldható meg, így a Flatmesh alkalmazhatósága korlátozott. A „FlatMesh” végponti elemei csak egy-egy paraméter mérésére alkalmasak (csak elmozdulás, csak hőmérséklet mérés, stb), így egy híd komplex felügyelete akár több száz végponti elem rögzítését is megkívánja. A végpontok energiaellátása akkumulátorról történik. Az akkumulátor élettartam végével a végponti elem a továbbiakban nem mér, a szenzor energiaellátása megszűnik. A mérési adatokat a végpontok vezeték nélküli hálózaton továbbítják a firmware-be programozott IP-címre. Adatok kiértékelésére szoftveres megoldásuk nincsen, a nyers mérési adatok lényegében bármilyen adatmegjelenítő felületen leolvashatók (https://www.senceive.com/sectors/infrastructure-monitoring).
A fejlesztéssel célunk az ismertetett Senceive „FlatMesh” mérőeszköz hátrányainak kiküszöbölése, illetve a szenzorok, méréstechnológiák, valamint fejlett elektronikai és informatikai eszközök integrálása egy új, a hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszerébe. A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszer részét alkotó hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású adatgyűjtő végponti eleme képes az integrált gyorsulásmérő, elmozdulásmérő és magnetométer szenzorokkal egyszerre több fizikai paramétert mérni, valamint olyan környezeti paramétereket, mint a hőmérséklet, páratartalom és nyomás, amelyek az építmények szerkezeti állapotát befolyásolják.
Célunk továbbá a hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású adatgyűjtő végponti elem energiaigény kielégítésének hosszútávú, lokális megoldása. Ezért az alap energiaellátást szolgáló akkumulátorhoz autonóm, időjárásfüggő megújuló energiatermelő technológiát illesztünk.
Továbbá célunk az ismertetettekhez képest egy olyan lényegesen fejlettebb eszköz létrehozása, amely olyan rendszerbe illeszthető, ami képes n számú adatgyűjtő végponti elem egyidejű, vezeték nélküli csatlakoztatására egy átjátszó állomáshoz. Az átjátszóállomáshoz csatlakoztatott, kivezethető 4G, 5G vagy WIFi antennával az adatgyűjtő végponti elemek mérési eredményei zárt, árnyékolt helyekről is kijuttathatók. Az átjátszó állomás képes a szerelt GSM és WiFi modul biztosította kommunikációs csatornán keresztül továbbítani az adatokat a webszerveren futó központi adatfeldolgozó felé. A központi adatfeldolgozó pedig képes egyidejűleg több átjátszó állomásból származó adatok fogadására és feldolgozására, kiértékelésére.
A fejlesztés azon a felismerésen alapul, hogy a hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszere kiváltja a hidak és rácsos tartó szerkezetek rendszeres felülvizsgálatához alkalmazott erőforrásigényes méréstechnológiát és eszközöket, ezáltal egy adatgyűjtő végponti elembe integrált, különböző paraméterek mérésére alkalmas szenzorokkal akár hosszútávú, több tíz éves időszakban biztosítható a folyamatos felügyelet, az infrastruktúra üzemeltető szakembereinek helyszíni bevonása nélkül.
A fejlesztés tehát hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitorozó rendszere, melynek adatgyűjtő végponti eleme gyorsulásmérő, elmozdulásmérő, magnetométer, nyomás, hőmérséklet- és páramérő szenzort tartalmaz. Az eszközt az jellemzi, hogy nyomtatott áramköri panel elülső részéhez közvetlenül kapcsolódik USB-C csatlakozó, micro SD kártya, a nyomtatott áramköri panelre szerelt kommunikációs egység, gyorsulásmérő szenzor, elmozdulás mérő szenzor, magnetométer, hőmérséklet mérő szenzor, nyomásmérő szenzor és páratartalom mérő szenzor, a nyomtatott áramköri panel alján csatlakozón keresztül csatlakozik akkumulátor, valamint a nyomtatott áramköri panel oldalához csatlakozón keresztül csatlakozik antenna.
A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású rendszer adatgyűjtő végponti elemének egy előnyös kiviteli példájában az adatgyűjtő végponti elemet nyomtatott áramköri panel, burkolat és fedél alkotja, mely anyacsavarral szorított mágnessel rögzíthető a mérendő szerkezeti elemre, külső szenzorok és időjárásfüggő megújuló energiatermelő eszközök vízzáró dugón és vízzáró csatlakozón keresztül kapcsolódnak.
A hidak és rácsos tartó szerkezetek autonóm energiaellátású monitoring rendszerünknek egy további előnyös kiviteli példájában n számú adatgyűjtő végponti elem az átjátszó állomáshoz kapcsolódik, az átjátszó állomás GSM és Wifi modulon keresztül központi adatfeldolgozó eszközhöz csatlakozik.
+36 1 2200 661
