Draadloos sensorsysteem voor bruggen en tunnels

Onderzoekers van UT-onderzoeksinstituut CTIT hebben een prototype ontwikkeld van een draadloos sensornetwerksysteem waarmee je de staat van bouwwerken als bruggen, tunnels en gebouwen kunt monitoren. De methode bespaart veel tijd en geld ten opzichte van traditionele meetmethoden.

Het draadloze communicatieaspect van het systeem is ontwikkeld door Zahra Taghikhaki die deze week op haar onderzoek promoveert. Zij ontwikkelde een prototype van het systeem. Een Zwitsers bedrijf heeft het getest tijdens de bouw van een nieuwe brug, en is van plan het systeem op de markt te brengen.

Zahra Taghikhaki ontwikkelde een systeem van sensoren waarmee je draadloos kunt meten aan bruggen, tunnels en andere bouwwerken. Het systeem wordt tijdens de bouw aangebracht en blijft gedurende de complete levensduur van het bouwwerk in werking. De sensoren meten onder andere trillingen, hellingen en spanningen in de constructie, maar ook de stevigheid van de fundering.  

Afhankelijk van het formaat van het bouwwerk worden er tussen de tientallen en duizenden sensoren geplaatst. Die sensoren hebben gemiddeld een grootte van een pakje sigaretten.

ProbleemL veel kabels

Promotor prof.dr.ing. Paul Havinga: "Er wordt tijdens de bouw van bruggen en tunnels veel aan het bouwwerk gemeten: staan de pijlers van een brug bijvoorbeeld recht? Staat er niet teveel spanning op? Is de grond stevig genoeg zodat de brug niet wegzakt? Dit meten we allemaal met sensoren. Het probleem met huidige sensormeetmethoden is dat er ontzettend veel kabels nodig zijn, honderden of zelfs duizenden.  Er bestaan methoden waarbij je minder kabel nodig bent, maar dan moet er dagelijks en later wekelijks, maandelijks of jaarlijks iemand langskomen die alle sensoren uitleest. Dat is enorm arbeidsintensief. Een draadloze meetmethode is dus ideaal. Zo kan je continu op een makkelijke manier metingen doen gedurende de hele levensduur van het bouwwerk."

Goedkopere sensoren

Doordat de sensoren van Taghikhaki draadloos zijn, zijn ze eenvoudig te plaatsen en uit te lezen. Om die reden kun je veel meer sensoren plaatsen dan voorheen. Havinga: "Doordat je veel meer sensoren kan plaatsen, kun je met goedkopere sensoren dezelfde kwaliteit metingen blijven doen. Dat maakt de methode praktischer, efficiënter en goedkoper." De draadloze sensoren werken op batterijen of op energie opgewekt uit bijvoorbeeld licht, temperatuurverschil of beweging.  

Europees project

Het promotieonderzoek van Taghikhaki is onderdeel van een groot Europees onderzoeksproject. Hierbij zijn een brug in aanbouw in Zwitserland en metrolijn 1 in Rome gebruikt als onderzoeksobjecten. Havinga: "Met het onderzoek en het prototype van Taghikhaki hebben we laten zien dat het systeem werkt en gebruikt kan worden voor het continue meten aan grote constructies. We hebben samengewerkt met een Zwitsers bedrijf dat het systeem verder wil ontwikkelen en vermarkten".

Zahra Taghikhaki promoveert op 28 januari. Haar promotieonderzoek vond plaats binnen het onderzoeksinstituut CTIT. Zij werd begeleid door prof.dr.ing. Paul Havinga en dr.ir. Nirvana Meratnia van de vakgroep Pervasive Systems.