Satellitengestütztes Messsystemfür die Bauwerksüberwachung

Satellitengestütztes Monitoring von Bauwerken, Hochwasserschutzanlagen und Rutschhängen

ZusammenfassungGroßbauwerke und andere sicherheitsrelevante Objekte, diedauernden und außergewöhnlichen Belastungen unterliegen,müssen zur Kontrolle der Stand- und Verkehrssicherheit denanerkannten Regeln der Technik entsprechend kontinuierlichüberwacht werden. Nur so kann bei einer drohenden Gefähr-dung umgehend eine Warnung ausgegeben werden.

Das hier vorgestellte Monitoringsystem wurde im Rahmendes Forschungsprojektes alpEWAS (alpine Early WArning Sys-tem) entwickelt und bietet eine satellitengestützte, kontinu-ierliche Bestimmung von Positionen und daraus abgeleitetenVeränderungen. Das System wurde zunächst bei der Überwa-chung von instabilen Böschungen und Rutschhängen erprobt,wird aber inzwischen auch zur Überwachung von Bauwerkengenutzt. Punktbezogene Messungen mit anschließender Datenkonvertierung, -zusammenführung und -filterung er-lauben das Bestimmen von georeferenzierten Verschiebungenund Setzungen. Die aufbereiteten Messungen werden als Zeit-reihen in einem Visualisierungstool dargestellt und dem Nutzer auf unterschiedlichen Medien zur Verfügung gestellt.

Durch die Nutzung der GNSS-Technologie (GNSS: Global Navigation Satellite Systems) sind meteorologische Unwäg-barkeiten (Nebel, Starkregen, Schneefall) zu vernachlässigen,da die Funktionsfähigkeit des Messsystems davon nicht beeinträchtigt wird. Das Monitoringsystem ist allwettertaug-lich und für Dauerüberwachungen ausgelegt. Genutzt werdeneinfache Navigationsempfänger, oft auch als Low Cost Emp-fänger bezeichnet, wobei durch ein detailliertes Prozessierender Rohdaten Genauigkeiten erzielt werden, die mit einem tachymetrischen Messsystem vergleichbar sind. Entsprechendden Filtereinstellungen sind Genauigkeiten im Millimeter-bereich zu erreichen.

Foto: W

asser- und Schifffahrtsam

t Uelzen

Netzlayout am Schiffshebewerk Scharnebeck

Kosteneffizienz und OffenheitOft wird aus Kostenerwägungen die Standsicherheit von Bau-werken nur sporadisch messtechnisch überprüft und Bau-mängel gar nicht oder zu spät entdeckt. Mit Hilfe desentwickelten Low Cost GNSS-Systems ist nun ein kontinuier-liches und zugleich kostengünstiges Bauwerksmonitoringmöglich.

Vorteile einer solchen Überwachung - Die Erfassung des allgemeinen Zustands im Normalbetrieb oder Beweissicherungen von Bauwerken bei Umbaumaß- nahmen- Die Schadensprävention und Beitrag zur Lebensdauervor- hersage eines Bauwerks- Die Sicherung des Anlagevermögens und die Vermeidung ungeplanter Stillstandszeiten

Durch die vielseitigen Nutzungsmöglichkeiten des offenen Systems findet das Sensorsystem breite Anwendung. Nebenden eingesetzten GNSS Low-Cost-Empfängern sind zur Ver-dichtung und Ergänzung weitere geodätische, geotechnischeoder meteorologische Sensoren problemlos einzubinden.

Praxistauglichkeit und AnwendungsfelderDie Funktionalität und Leistungsfähigkeit des Monitoringsys-tems, gemessen an den Kriterien Zuverlässigkeit und Genauig-keit, wurde bereits erfolgreich nachgewiesen. Neben derÜberwachung von alpinen Rutschhängen wird die Technologieauch für das Bauwerksmonitoring erfolgreich eingesetzt. Weitere Anwendungsbereiche wie die Überwachung vonHochwasserschutzanlagen, Schleusen und anderen inge-nieurtechnischen Konstruktionen sind möglich.

Bauwerksmonitoring an einem SchiffshebewerkEin Pilotprojekt für den Bereich Bauwerksmonitoring ist dasSchiffshebewerk Scharnebeck am Elbe-Seitenkanal. Für dieDetektion von Bewegungen des Bauwerks wurden 6 GNSS-Sensorknoten installiert – 4 Objektpunkte auf dem Bauwerkund 2 Referenzstationen in der Umgebung. Die Kommunika-tion erfolgt über ein WLAN-Netz. Erste Ergebnisse zeigen,dass Bewegungen des Bauwerkes im Bereich weniger Milli-meter zuverlässig aufgedeckt werden können. Korrelationenzwischen Temperatur und Bewegungen sind nachweisbar.

Quelle: Dr. Hesse und Partner Ingenieure dhp:i

28-Tage-Ausschnitt der Lagekoordinaten (Rechts- und Hochwert) Punkt #103 Gleitendes Mittel vor Elimination verbleibender Ausreißer

Technologie und Entwicklungsstand- Millimetergenaue Bewegungsdetektion mit kosteneffizienterGNSS Sensorik- Netzlösung in einem geodätischen Überwachungsnetz mit georeferenzierten Aussagen zu Verschiebungen und Setzungen- Drahtlose Datenübertragung in einem frei skalierbaren Netz- Integration weiterer Sensorik (u. a. Tachymetrie, Meteoro-logie, Porendruck) möglich- Laufende Datenakquisition, -aufbereitung und -visualisierung- Benutzerfreundliches User Interface- Speicherung der Ergebnisse in einer Datenbank- Fernabfrage über die Zustandsdaten der Sensorknoten undFernwartung des Systems- Modulare Struktur für das Einbinden externer Software- Marktreife Technologie integriert in das System GeoSCADAdes Büros dhp:i, Hamburg-Harburg

Anwendungspotentiale- Auf Dauer angelegte Überwachung von Großbauwerken undsicherheitskritischen Konstruktionen sowie Deponien, Böschungen etc.- Beweissicherungsmessungen bei Umbau- und Sanierungs- maßnahmen

AnsprechpartnerUniversität der Bundeswehr München

Institut für GeodäsieUniv. Prof. Dr.-Ing. Otto Heunecke

otto.heunecke@unibw.de

Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIENDr. Ute Münch

kontakt@geotechmarket.dewww.geotechmarket.de

Die Projekte alpEWAS und alpEWAS Markt wurden im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN Programmes vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Quelle: Dr. Hesse und Partner Ingenieure dhp:i

GeoSCADA-Benutzeroberfläche: Visualisierung der Punkte am Objektund Darstellung der zuzuordnenden, frei wählbaren Zeitreihen