Automatisierte Bewertung der Monitoringdaten
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Projektdaten
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Bericht aus dem Jahrbuch 2022
Big data? Smart data!
Infrastrukturbauwerke unterliegen einer stetigen Alterung, weshalb ihr Zustand in regelmäßigen Intervallen händisch inspiziert werden muss. Erst wenn im Rahmen der turnusmäßigen Bauwerksprüfung ein Schaden festgestellt wird, wird eine Instandhaltungsmaßnahme geplant. Dieses reaktive Vorgehen führt dazu, dass Schäden oftmals lange unentdeckt bleiben und es infolgedessen zu erhöhten Sanierungskosten kommt. Zukünftig soll dieses problemorientierte Vorgehen durch ein datenbasiertes, vorrausschauendes und prädiktives Instandhaltungsmanagement abgelöst werden. Grundlage für eine zuverlässige Zustandsbewertung in nahezu Echtzeit ist das Bauwerksmonitoring. Aktuelle Monitoringanwendungen bedürfen jedoch aufwendiger manueller Auswertung, wobei eine Alterung der Messanlage oder Messfehler nur schwierig erkannt werden können.
Im Projekt IDA-KI werden mithilfe des maschinellen Lernens vollautomatisierte Bewertungsalgorithmen für Monitoringdaten entwickelt und in ein lebensdauerübergreifendes Monitoringkonzept ab Stunde null integriert. Die Algorithmen konnten für einen realen Datensatz einer Brücke bereits erfolgreich angelernt werden. Für die Fehlerdetektion und -bereinigung wird geprüft, welche Sensoren miteinander korrelieren. Treten bei einem Sensor starke Abweichungen im Vergleich zu den „Partnern“ auf, ist dies ein Indiz für einen Messfehler. Durch den Ansatz der analytischen Redundanz kann auf weitere redundante Sensoren oder ein numerisches Modell verzichtet werden.
Aktuell wird eine Modellbrücke geplant, die baubegleitend mit Sensorik, z. B. mit faseroptischen Sensoren, ausgestattet werden soll. Dadurch können das Monitoringkonzept und die Auswertealgorithmen im Zeitraffer validiert werden. Durch Belastungstests sowie eine gezielte Schädigung redundanter Messtechnik wird erstmalig eine Realdatenbasis geschaffen, die zukünftig eine Unterscheidung zwischen Messfehlern, Einflüssen aus der Alterung der Messanlage und strukturellen Veränderungen am Bauwerk ermöglicht. Zustandsindikatoren sollen eine intuitive Interpretierbarkeit großer Datenmengen ermöglichen. Das Demonstratorbauwerk, welches in Bautzen errichtet wird, wird als Reallabor ausgebaut und dient auch nach der Projektlaufzeit als Ort des wissenschaftlichen Austauschs in der Kohleregion.