Monitoraggio strutturale : Ponte

Monitoraggio Strutturale : ponte

Applicazione

Introduzione

 

Monitorare un ponte è un'applicazione fondamentale per garantire la sicurezza per le persone che lo attraversano. Un ponte è infatti soggetto non solo alle azioni riflesse di scavi o movimentazione del suolo prodotte da attività umane, ma anche dall'azione dell'acqua intorno ai pilastri.

Uno dei principali problemi che abbiamo dovuto affrontare per sviluppare questo sistema è stata la presenza di molti nodi di misura con ciascuno diversi punti di misura da monitorare; in caso di sistemi cablati, questo comporta la presenza di molti cavi lungo il ponte. In questo caso, invece, abbiamo utilizzato diversi sensori intelligenti come accelerometri, sensori di temperatura e inclinometri, tutti collegati alla nostra interfaccia wireless. NI-203 con radio SigFox è un’interfaccia wireless a bassa potenza che permette una lunga durata della batteria e l'interazione intelligente tra sensori, dispositivi e portale cloud.

Next Industries è un’azienda italiana di progettazione e produzione di sistemi di acquisizione dati, i cui prodotti sono ottimi anche per applicazioni di monitoraggio strutturale. L'azienda è giovane, nata nel 2014, ma ha già avuto esperienza in applicazioni geotecniche; così quando è arrivata la richiesta di lavorare ad un sistema di monitoraggio di un ponte, ha accettato la sfida, forte del suo personale qualificato e delle più moderne tecnologie oggi sul mercato.

 

 

Una corretta progettazione è la base per un monitoraggio di successo, poiché la funzione primaria dell’acquisizione dati è assicurare alla struttura longevità, sicurezza e garantire un intervento mirato e tempestivo in caso di danneggiamento.

Prima di tutto, si è dovuto decidere quali device erano più adatti al tipo di applicazione e abbiamo trovato i seguenti tipi di sensori:

  • Potenziometri lineari, utilizzati per monitorare la posizione dei giunti e il loro movimento
  • Sensori di temperatura
  • Inclinometri, utilizzati per monitorare il grado di inclinazione
  • Estensimetri. Questi sono strumenti molto utili, ma necessitano di essere incorporati al calcestruzzo per funzionare correttamente durante il monitoraggio del processo di polimerizzazione, e quindi devono essere collocati in corso d'opera.

Per poter proporre un corretto sistema di montoraggio sono stati presi in considerazione i parametri critici per l'intero sistema (sensori e datalogger):

  • Precisione (consistenza), accuratezza (correttezza), risoluzione e assenza di deriva
  • Durata, basso consumo di energia per lunghe registrazioni incustodite
  • Facilità di letture, per ottendere delle rapide presentazioni dei dati e conseguenti interpretazioni

La nostra soluzione

Next Industries è la seconda Società Italiana a disporre di un dispositivo Sigfox-ready; grazie all'unione tra le tecnologie di Sigfox e di Next Industries è possibile costruire reti wireless con dispositivi “intelligenti” sempre in modalità “on” e con piccole dimensioni di dati da trasmettere. Esattamente quello che serviva per completare con successo il nostro lavoro.

Il problema principale per questo tipo di applicazione è che ci sono molti nodi con diversi punti di misura ciascuno; nel caso di sistemi cablati, questo comporta la presenza di molti cavi lungo il ponte, con conseguente aumento della possibilità di guasto, e introduzione di rumore - degradando così il segnale del sensore. Una soluzione con un datalogger singolo come punto di raccolta dati non è pertanto auspicabile.

NI203 con radio SigFox è invece perfetto per questa applicazione, perché si tratta di un dispositivo a basso consumo che permette il funzionamento della batteria per molto tempo. Next Industries ha fornito datalogger a 3 canali che sono stati impostati in modo da inviare ciascuno 1 misura ogni 10 minuti e che hanno consentito un monitoraggio accurato del ponte.

Un dispositivo NI-203 potrebbe è stato collocato in ogni nodo di misura, al fine di monitorare ogni giunto, colonna e traliccio; tutti questi dati registrati vengono memorizzati e visualizzati tramite il software Cloud ioT di Next Industries, che consente anche l’invio di allarmi tramite e-mail e l’analisi dei dati.  

Smartphone e Tablet 

Il Cloud permette il monitoraggio del ponte da remoto con PC, tablet o smartphone. NI203 Cloud Web Portal è un servizio web per monitorare e controllare - da remoto - tutti i dispositivi in campo in tempo reale.   Zionos permette all'utente non solo di creare diversi pannelli di controllo, ma anche di personalizzarli attraverso i widget, come ad es.:

  • Manometro
  • Combinazione di manometri
  • Inclinometri
  • Grafici di linea
  • Istogrammi
  • Tabelle
  • Mappe (per geolocalizzare sistema di sensori / DAQ)
  • Immagini (per esempio, una foto del ponte con la sovrapposizione della lettura del sensore in cui viene mostrata la posizione di ogni singolo sensore)

 Conclusioni

Grazie all'uso di NI203 SigFox, sono stati raggiunti i seguenti risultati:

 

  • Cavi più corti e meglio ordinati
  • Costi ridotti di abbonamento ai servizi web/cloud
  • Nessuna infrastruttura radio, con conseguente miglioramento dell’ impatto ambientale
  • Cloud / server personalizzabile per una facile ed immediata lettura dei dati ovunque e in qualsiasi momento
  • Lunga durata delle batterie
  • Ampia scelta di sensori compatibili (4..20mA, Raziometrico, corde vibranti, 0-10V, NTC, TC, RS485 Modbus)
  • Accuratezza e precisione maggiore delle misure