Monitorowanie stanu struktur budowlanych z wykorzystaniem modułowych rozwiązań firmy National Instruments
| Prezentacje firmowe ArtykułyUrządzenia i oprogramowanie firmy National Instruments pozwalają na tworzenie niezawodnych rozwiązań służących do monitorowania stanu obiektów, a co za tym idzie, przewidywania ich przyszłych parametrów podczas eksploatacji. Użycie platform NI CompactDAQ oraz NI CompactRIO wraz z oprogramowaniem NI LabVIEW umożliwia tworzenie modułowych, skalowalnych systemów służących do przeprowadzania pomiarów parametrów dużych obiektów, takich jak stadiony, budynki czy też mosty. W artykule przedstawiono doświadczenia amerykańskiej firmy Wiss, Janney, Elstner Associates (WJE), która wykorzystuje omawiane platformy do akwizycji danych w celu wykonywania krótko- i długoterminowych analiz stanu struktur różnych konstrukcji – ze szczególnym uwzględnieniem mostów.
DLACZEGO WARTO MONITOROWAĆ STANY OBIEKTÓW?
Przeprowadzanie testów strukturalnych mostów, stadionów i innych budynków podczas ich budowy oraz eksploatacji jest konieczne, aby zapewnić bezpieczeństwo użytkownikom konstrukcji. Amerykańska firma WJE jest jedną z globalnie rozpoznawalnych marek, dostarczającą rozwiązania służące do określania cech strukturalnych, architektonicznych i materiałowych budynków.
Przeprowadza ona diagnostykę przy wykorzystaniu najnowszych technologii pozwalających na dokonywanie pomiarów skutków niszczenia i pogarszania się stanu konstrukcji oraz wpływu tych zjawisk na długoterminową trwałość budowli. Łącząc doświadczenie z dziedziny metrologii z wiedzą z zakresu inżynierii strukturalnej i materiałowej, firma może dostarczać odpowiednie dla potrzeb klientów rozwiązania pomiarowe.
WYKORZYSTANIE MODUŁOWYCH SYSTEMÓW NI DO MONITOROWANIA STANU MOSTÓW
Urządzenia i oprogramowanie oferowane przez National Instruments dostarczają naszym klientom niezawodne rozwiązania wykorzystywane przy testowaniu struktur budowlanych. W rezultacie umożliwia to poprawę parametrów konstrukcji. Od kilku lat stosujemy platformy NI do przeprowadzania testów zmęczeniowych mostów w Stanach Zjednoczonych.
Do oszacowania zmęczenia konstrukcji wykorzystujemy zazwyczaj system pomiarowy oparty o NI CompactDAQ, który instalowany jest na obiekcie w celu przeprowadzenia akwizycji danych. Typowe układy pomiarowe zawierać mogą różnorodne moduły serii C, w tym przyrządy służące do pomiarów tensometrycznych (NI 9237), moduły wejść analogowych (NI 9205), moduły uniwersalnych wejść analogowych (NI 9219) oraz moduły wejść termoparowych (NI 9211).
Dzięki wykorzystaniu powyższych urządzeń, możliwa jest akwizycji danych pomiarowych związanych z rozciąganiem i ściskaniem, skręcaniem, przemieszczaniem oraz temperaturą. Dane pomiarowe po odpowiedniej obróbce pozwalają oszacować aktualny stan konstrukcji. W oparciu o platformę NI możemy przeprowadzać testy obciążeniowe, badając wpływ rozmieszczenia masy na różnych elementach mostu.
Do akwizycji danych wykorzystywane jest oprogramowanie NI LabVIEW SignalExpress. Przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym umożliwia wprowadzenie odpowiednich poprawek do programu monitorującego oraz dostrajanie parametrów akwizycji przed utworzeniem systemu służącego do pomiarów długookresowych.
Możliwość krótkoterminowej akwizycji danych jest kluczem do poprawnego wdrożenia systemu monitoringu długookresowego. Po wykonaniu wstępnych pomiarów z wykorzystaniem systemu NI CompactDAQ, przenosimy moduły serii C do systemu NI CompactRIO, który jest odporny na trudne warunki atmosferyczne i jest dedykowany do pracy przez długi czas. Modułowość i skalowalność omawianych systemów idealnie wpisują się w potrzeby związane z monitorowaniem stanu strukturalnego obiektów.
Możliwość nawiązania komunikacji z innymi systemami oraz niezawodność urządzeń NI CompactRIO pozwalają na pozostawienie systemu bez nadzoru przez kilka miesięcy. W tym czasie może on pobrać do 32GB danych, które przechowywane są w pamięci nieulotnej lub okresowo transmitowane, przy wykorzystaniu modemu bezprzewodowego, do systemu zarządzającego w WJE lub w firmie klienta.
Następnie dane pomiarowe zostają poddane analizie, a wyniki służą do przewidzenia przyszłego stanu konstrukcji. Wiedza o potencjalnych uszkodzeniach elementów budowli pozwala naszym klientom zaplanować proces konserwacji mostów. W niektórych przypadkach analiza zebranych danych umożliwiła stwierdzenie konieczności naprawy lub wymiany elementów mostu, natomiast w innych wydłużyła czas użytkowania konstrukcji bez zbędnych modernizacji.
POWODY WYBORU PRODUKTÓW NI
WJE jest amerykańską firmą zatrudniającą inżynierów, architektów oraz materiałoznawców. Wykorzystywane technologie pozwalają nam na rozpoznawanie zjawisk wpływających na wytrzymałość różnorodnych struktur. W naszej branży niezbędne jest stosowanie wysoce skalowalnych i modułowych rozwiązań służących do akwizycji i analizy danych. Platformy NI CompactDAQ oraz NI CompactRIO, moduły akwizycji danych oraz oprogramowanie NI LabVIEW spełniają wszystkie potrzeby z zakresu projektowania różnorodnych aplikacji działających w trudnych warunkach środowiskowych.
Richard Lindenberg
National Instruments Poland Sp. z o.o.
www.ni.com/poland
