08.04.2021 – Kategorie: Architektur & Bau

Brückenprüfung: Mit digitalen Zwillingen auf der sicheren Seite

BrückenprüfungQuelle: Bentley Systems
Ein wichtiger Bestandteil jedes Verkehrsnetzes sind Brücken. Die Instandhaltung dieser Infrastrukturanlagen ist ein wichtiger Beitrag für…

Das Problem der Betreiber von Brücken besteht darin, dass die herkömmliche (Sicht-)Brückenprüfung arbeitsintensiv ist, teure Ausrüstung erforderlich ist, Sicherheitsrisiken birgt und je nach Zugänglichkeit und Berichtsmethoden ungenau und fehleranfällig sein kann.

Eine Brückenprüfung ist kompliziert

Die Erfassung von Daten kann sich als schwierig erweisen, wenn Inspektoren kein detailliertes Verständnis von vorgenommenen Änderungen haben. Dies wirkt sich auf Zeit und Kosten von Inspektionen aus und hat negativen Einfluss auf die allgemeine Mobilität. In manchen Ländern sorgen zudem neue behördliche Vorschriften und damit verbundene Berichtspflichten für zusätzliche Komplexität.

Einige der innovativsten Anwender der Software von Bentley Systems haben Inspektionen vor dem Hintergrund digitaler Zwillinge vollkommen neu gestaltet. Ein digitaler Zwilling ist eine digitale Darstellung einer physisch vorhandenen Anlage, eines Prozesses oder Systems sowie der technischen Informationen, mit denen wir ihre Leistung verstehen und abbilden können. Ein digitaler Zwilling kann Daten aus ständigen Vermessungen, Fotogrammetrie, Lidar und Sensoren kombinieren, und er ermöglicht es, Änderungen an Objekten auf einer Zeitleiste nachzuverfolgen. Dies erlaubt es Betreibern, die digitale Darstellung des Infrastrukturobjekts und dazugehöriger realer Umweltbedingungen zu betrachten.

Da Verkehrsministerien und Behörden unter dem Druck stehen, ihre begrenzten Mittel so effektiv wie möglich einzusetzen, kann die Nutzung digitaler Zwillinge für sicherere, kostengünstigere, zeitgemäßere und genauere Inspektionen sorgen. Digitale Zwillinge ermöglichen es den Betreibern, Veränderungen zu verfolgen und Informationen wie das genaue Ausmaß von Rissen, Korrosion oder Abschnittsverlusten zu verstehen. So müssen diese Informationen nicht mehr aus im Laufe der Zeit aufgenommenen Bildern bezogen werden.

Drohnen unterstützen Inspektion

Behörden wie das Verkehrsministerium im US-Bundesstaat Minnesota setzen Drohnen zur Unterstützung ihrer Inspektionen ein und erzielen mit diesen Verfahren Einsparungen von bis zu 40 Prozent. Da Brücken oft einen sehr langen Lebenszyklus von 75 bis zu 100 Jahren haben, ist es wichtig, Veränderungen an den Bauwerken im Laufe der Zeit nachzuverfolgen. Das Verkehrsministerium von Minnesota kam zu dem Ergebnis, dass es durch den Einsatz von Drohnen und den Einsatz eines digitalen Zwillings die Veränderungen im Laufe der Zeit erkennen und eine ganzheitliche Sicht auf die Brücke gewinnen konnte. Zusätzlich zu den aktuellen Daten liegen auch Daten von früheren Inspektionen vor, um somit die Effizienz zu verbessern und zukünftige Entwicklungen vorhersagen zu können.

Brückenprüfung
Drohnen unterstützen die Inspektion von Brücken. Bild: Bentley Systems

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten für Behörden, Standard- und Feldinspektionen mit Drohnen zu ergänzen und zu verbessern. Die im Zuge der Inspektionen gewonnenen Daten können schnell und einfach im Büro überprüft werden. Hierfür gibt es den Zeitraffervergleich ausführlicher Änderungen, Vermerke zu bestimmten Problembereichen und die Hinweise auf Probleme, die vor Ort zu prüfen sind. Die Inspektoren an der Brücke können sämtliche Vermerke zur Inspektion direkt am Bauwerk einsehen, was visuell einfacher, genauer und effizienter ist. Durch diese Faktoren können Kosten gespart, Risiken vermieden und der Zeitaufwand für Inspektionen reduziert werden.

Digitale Zwillinge helfen dabei, von neuartigen Ideen wie dem Konzept der Ferninspektionen zu profitieren. Durch den digitalen Zwilling eines Objekts und die umfangreichen Inspektionsfunk­tionen im Mixed Reality-Headset HoloLens von Microsoft können Inspektoren wichtige Teile der Inspektion im Büro durchführen, was den Zeitaufwand vor Ort verkürzt. Dadurch gestaltet sich die gesamte Inspektion schneller, effizienter, sicherer und kostengünstiger.

Ein digitaler Zwilling bietet Flexibilität, da er tiefergehende Inspektionen ermöglicht, ohne dass dafür teure Geräte und Arbeitskräfte einzuplanen wären. Die Anwendung digitaler Zwillinge bei zahlreichen großen, komplexen oder charakteristischen Brücken kann zu erheblichen Einsparungen führen, auch wenn die Erhöhung der Sicherheit und eine umfassendere Visualisierung das entscheidende Ziel sind.

Digitaler Zwilling schafft Verständnis der Infrastruktur

Einer der größten sichtbaren Fortschritte ist das Realitätsraster, die Visualisierung eines digitalen Zwillings, wodurch das Verständnis der Infrastruktur und der umgebenden Topografie eine weitere Dimension bekommt. Wenn Behörden Drohnen zur Unterstützung ihrer Inspektionen einsetzen, können sie die auf diese Weise aufgenommenen Fotos oder Videos und Daten verwenden, um ein hochauflösendes Realitätsraster der Brücke zu erstellen. In Kombination mit anderen relevanten Daten ermöglicht dies eine großartige Darstellung eines digitalen Zwillings, egal ob innerhalb oder außerhalb des Netzwerks, über oder unter der Erde.

Die Aufzeichnung dieser Realitätsraster über die Zeit kann bessere Einblicke in die Veränderungen innerhalb der Bauwerke liefern. Die Verwendung von Realitätsrastern bei Inspektionen kann die für die Brückenprüfung vor Ort an den Bauwerken benötigte Zeit erheblich reduzieren.

Brückenprüfung
Immersive Visualisierung einer Brücke.
Bild: Bentley Systems

Brückenprüfung: Fazit und Ausblick

Der Einsatz von digitalen Zwillingen und Technologien wie Drohnen zur Erfassung, Verarbeitung, Speicherung und Analyse großer Datenmengen kann Zeit und Kosten reduzieren und gleichzeitig die Qualität der Inspektionen erhöhen. Die Technologie kann die Sicherheit der Inspektoren und der Allgemeinheit verbessern und dazu beitragen, die Brückeninfrastruktur auch in Zukunft zu erhalten.

Die Autorin, Meg Davis, Meg Davis, ist Industry Marketing Director für Bentleys Straßenbaulösungen vom Konzept bis zum Betrieb.

Weitere Informationen:

Im Video zu immersiven Inspektionen mit Microsoft HoloLens von Dan Vogen wird gezeigt, wie Anwender UAVs einsetzen, um hochauflösende Bilder von Brücken zu erfassen und mit Bentley-Software präzise digitale Zwillinge der Brücken zu erstellen:

Auf der Microsoft Ignite 2021 präsentierte Microsoft das Context Capture Reality Mesh einer Brücke, visualisiert mit HoloLens zur Unterstützung von Inspektionsworkflows. Video von der MS Ignite-Konferenz:


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