Skip to Main Content

Projekty badawcze w sieci VIA CARPATIA

Filtry

Szczegóły projektu badawczego

Numer umowy
LIDER15/0035/2024
Wykonawcy badań/ podległość
RB/ WYDZIAŁ BUDOWNICTWA, INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ARCHITEKTURY/ Rektor PRz
Tytuł
System monitoringu i diagnostyki mostów sprężonych bazujący na pomiarach światłowodowych (DFOS) i sztucznej inteligencji (AI)
Streszczenie
Projekt jest odpowiedzią na potrzeby budownictwa w zakresie monitoringu i diagnostyki niedostępnych dotychczas miejsc w mostach sprężonych. Celem projektu jest opracowanie nowego systemu monitoringu mostów sprężonych z wykorzystaniem czujników światłowodowych (DFOS) umieszczanych wewnątrz konstrukcji na etapie budowy i automatycznej analizy wyników pomiarów za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji (AI). Potrzeba opracowania takiego systemu wynika z doświadczeń w użytkowaniu i pojawiających się problemów (awarii), które są trudne do zidentyfikowania przy użyciu obecnie stosowanych metod diagnostycznych. Czujniki przewidziane do zastosowania w systemie mogą być umieszczane wewnątrz przekroju betonowego (obok prętów zbrojeniowych i osłon kanałów kablowych), mogą stanowić element zbrojenia (pręt zbrojeniowy może być jednocześnie czujnikiem), wewnątrz kanału kablowego (w zaczynie iniekcyjnym) lub wewnątrz samego splotu sprężającego. Ostatni wariant jest kluczowym elementem systemu ponieważ dzięki niemu można pozyskać informacje na temat stanu odkształceń cięgien (kabli) sprężających, które są newralgicznym elementem każdej konstrukcji z betonu sprężonego, a co za tym idzie wnioskować o poziomie siły sprężającej jaka panuje w konstrukcji, co przekłada się na bezpieczeństwo jej użytkowania. Zintegrowany czujnik umieszczony w splocie sprężającym jest też kluczowym elementem projektu badawczego. W ramach projektu zaplanowano kompleksowe opracowanie budowy takiego czujnika, a także automatycznego sposobu jego wytwarzania. W kolejnych etapach projektu zaplanowano weryfikację poprawności działania samego czujnika, jak i całego systemu opartego na różnych czujnikach światłowodowych na elementach betonowych w małej skali oraz w skali rzeczywistej w laboratorium. Ostatnim etapem projektu będzie demonstracja systemu na obiekcie mostowym w trakcie budowy. System pozwoli na dokładniejszy i tańszy monitoring mostów i integrację z systemami zarządzania obiektami w ramach BIM.
Program
LIDER XV
Rezultat badań
Głównym rezultatem projektu będzie innowacyjny, kompleksowy system monitoringu i diagnostyki mostów sprężonych bazujący na pomiarach światłowodowych (DFOS) i sztucznej inteligencji (AI). Mierzalnymi efektami końcowymi będą także: nowy czujnik światłowodowy zintegrowany ze splotem sprężającym (SmartStrand), algorytmy AI oraz projekt maszyny do automatycznego wytwarzania czujnika. Nie bez znaczenia jest fakt, że w ramach projektu zostaną opracowane nowe, ulepszone algorytmy diagnostyczne do obliczania wartości przemieszczeń i szerokości rys oraz system wczesnego ostrzegania. System diagnostyki i monitoringu mostów sprężonych będzie składał się z dobranych i opracowanych w ramach projektu czujników światłowodowych DFOS (zintegrowanych ze splotem sprężającym, czujników monolitycznych pomiaru odkształceń i/lub przemieszczeń), przewodów łączących z urządzeniem rejestrującym pomiary. Dodatkowo, system będzie zawierał urządzenie rejestrujące w postaci reflektometru optycznego, oprogramowanie do akwizycji i analizy danych pomiarowych, algorytmy AI do automatycznej detekcji uszkodzeń oraz szablony raportów z pomiarów. Projekt jest ukierunkowany na stworzenie systemu do diagnostyki i monitoringu mostów sprężonych (głównie kablobetonowych), które w opinii kierownika projektu stanowią najważniejszą i najliczniejszą grupę konstrukcji sprężonych, która wymaga opracowania skuteczniejszych metod diagnostyki i monitoringu. Jednakże po pomyślnej weryfikacji systemu na tego typu konstrukcjach w ramach projektu, jego zakres stosowania będzie mógł zostać rozszerzony na innego typu konstrukcje sprężone (np. budynki, hale, przekrycia dachowe) oraz konstrukcje cięgnowe (np. mosty podwieszone i wiszące, przekrycia strukturalne stadionów itp.). Czujnik monolityczny zintegrowany ze splotem sprężającym (SmartStrand) pozwoli na dokonywanie pomiarów kluczowych z punktu widzenia bezpieczeństwa i trwałości mostów sprężonych, które dzisiaj są trudne lub niemożliwe do zmierzenia za pomocą obecnie stosowanych metod. Pomiar odkształceń cięgien sprężających na całej ich długości pozwoli na pozyskiwanie szeregu informacji od weryfikacji naciągu cięgien podczas budowy, poprzez parametry reologiczne betonu (do dziś nie do końca poznane i traktowane w sposób uproszczony w projektowaniu elementów betonowych), po informacje o stanie technicznym cięgien na przestrzeni okresu eksploatacji.
Możliwość zastosowania rezultatów
Rezultat projektu w postaci systemu czujników światłowodowych DFOS do monitoringu i diagnostyki mostów sprężonych, po jego finalnym dopracowaniu, zostanie zaoferowany do sprzedaży lub zostanie udzielona licencja na korzystanie z przysługujących Wnioskodawcy praw na rynku Polskim i sukcesywnie w pozostałych krajach europejskich. Przewiduje się również świadczenie usług przez Kierownika Projektu i Zespół Badawczy na bazie uzyskanych wyników badań naukowych, tj. projektowanie/dostosowywanie systemu do indywidualnych potrzeb danego obiektu mostowego (lub innych typów konstrukcji budowlanych) oraz prowadzenie pomiarów diagnostycznych i monitoringu oraz analiza i interpretacja danych pomiarowych. Cena zastosowania systemu będzie konkurencyjna w stosunku do wykorzystywanych obecnie technik monitoringu i diagnostyki dzięki znacznemu zmniejszeniu pracochłonności przy wykorzystaniu czujników DFOS i algorytmów AI oraz ze względu na fakt, że nie będzie on miał bezpośredniej konkurencji na rynku.
Uczelnia
Politechnika Rzeszowska
Slowa Kluczowe

Informacje o projekcie

Stopka
Minister Nauki

Zadanie finansowane w ramach zlecenia
Ministra Nauki pod nazwą "Politechniczna Sieć VIA CARPATIA im. Prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego" w latach 2022-2025

MNiSW
Wersja: 0.1b Właścicielem i administratorem danych zawartych w bazie danych są uczelnie: Politechnika Rzeszowska, Politechnika Lubelska oraz Politechnika Białostocka. Zaprojektowanie witryny: Paweł Kuraś, Krzysztof Demidowski, Veronika Vanivska
Built with using Oracle APEX