Das letzte Jahrzehnt war im Hinblick auf die weltweite Infrastrukturentwicklung bemerkenswert. Bei diesem Tempo werden bis 2050 weltweit Tausende von Wolkenkratzern gebaut. Solche Baustrukturen sind für die Unterbringung, das Pendeln und den Erhalt der wachsenden städtischen Bevölkerung unerlässlich. Daher gibt es einige neue Bedenken hinsichtlich der Gesundheit dieser Tiefbauarbeiten. Die Überwachung des strukturellen Zustands ist unerlässlich, um den Zustand dieser Konstruktionen zu verfolgen und katastrophale Situationen zu vermeiden. Auch für das strukturelle Gesundheitsmonitoring hat die Technologie eine Antwort, die Smart-City-Ideen in die Realität umsetzen könnte.
Bedeutung der strukturellen Gesundheit in Smart Cities
Strukturelle Schäden sind kritisch und können Schäden über die Infrastruktur hinaus verursachen. Daher ist es wichtig, den Zustand der Infrastruktur in Gebieten mit hohem Erdbebenrisiko oder solchen, die durch äußere Reize belastet sind, zu überprüfen. Strukturelle Schäden können sichtbar sein, und deren Überwachung ist eine einfache Aufgabe, um die Sicherheit der Infrastruktur zu gewährleisten. Bauwerksüberwachungssysteme können über das Gebäude hinausgehen, einschließlich der Straßeninfrastruktur (Straßen, Brücken) und der geotechnischen Überwachung.
Wie überwacht dieses System den Zustand der Struktur?
Ähnlich wie die meisten IoT-Systeme bestehen Strukturüberwachungssysteme aus verschiedenen Sensoren zur Überwachung der Struktur. Diese Sensoren umfassen Verschiebung, Neigung, atmosphärische Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Die Installation dieser Sensoren erfolgt in der gesamten Struktur an geeigneten Stellen, um Daten aus jeder Region zu sammeln. In Zukunft werden diese Sammlungen von Sensordaten dann zur Speicherung an die Cloud-Architektur gesendet, und man kann auf diese Daten sowohl über seine Handy-App als auch über eine Web-App über jedes persönliche Gerät zugreifen.
Mehrere Systemanforderungen für die Überwachung des strukturellen Zustands:
- Langstrecke sein
Die Größe der Straßeninfrastruktur und der Gebäude wird die Tragfähigkeit kleiner oder mittlerer Reichweiten bei weitem übersteigen. Daher passen die Funktechnologien mit der größten Reichweite am besten. Eine höhere Kommunikation würde eine einfachere Netzwerkinfrastruktur erfordern. Dies führt zu geringeren Implementierungskosten.
- Energieeffizient
Nachhaltigkeit ist immer eine Frage für jedes System. Daher müssen Lösungen zur Überwachung des strukturellen Zustands auch den Stromverbrauch und die Einschränkungen der Stromversorgung berücksichtigen. Noch besser wäre eine Lösung, die mit erneuerbarem Strom arbeiten und die Low-Power-Modi optimal nutzen kann.
- Benutzerfreundlichkeit über die mobile App oder Web-App
Benutzer würden über ihre Smartphones oder PC-Geräte auf diese Systeme zugreifen. Daher spielt die Schaffung einer sauberen, klaren und aufschlussreichen Benutzeroberfläche hier eine wichtige Rolle. Eine ideale Endbenutzeranwendung würde die Verfolgung, Überwachung, Steuerung und Warnungen des Systems ermöglichen.
- Erleichterte Installation
Es ist wichtig, die gesamte Installation der technologischen Architektur auf der Baustelle zu verstehen. Jede komplexe Installation, Befestigung und Verkabelung kann den Betrieb der gesamten Struktur beeinträchtigen. Es würde daher den vollen Zweck der strukturellen Effizienz verfehlen.
- Zuverlässigkeit & Effizienz
Strukturelle Gesundheitsüberwachungssysteme müssen nach Abschluss der Installation autonom laufen. Von diesen Systemen wird erwartet, dass sie genau, ausfallsicher und langlebig sind. Darüber hinaus macht die Idee eines minimalen menschlichen Eingriffs diese Systeme lebensfähig, da Strukturen keine ständige menschliche Überwachung haben können.
- Datenerfassung
IoT-Systeme benötigen immer eine gewisse Mindestkapazität für die Datenprotokollierung. Dies liegt an den Netzwerkkommunikationsszenarien. Strukturelle Gesundheitsüberwachungssysteme müssen die Daten lokal protokollieren, falls die Internetverbindung nicht verfügbar ist. Es ist entscheidend zu planen, wie viel Speicher für die Datenprotokollierung benötigt wird, basierend auf der Datenerfassungshäufigkeit und den erwarteten Daten von Sensoren.
Nutznießer struktureller Gesundheitssysteme
Die strukturelle Gesundheit ist ein wichtiger Parameter für jede zivile Infrastruktur. Es gibt jedoch einige Bereiche, in denen diese Systeme bahnbrechend sein könnten. Zum Beispiel verursachen felsige Hügel und Berge oft Probleme für die Zivilisten, die um sie pendeln oder sich niederlassen. Andere Beispiele können schmale Straßen auf Bergstationen oder ungesunde alte Gebäude sein. Strukturelles Versagen kann Ressourcenverluste, Straßensperren und sogar das Leben von Mensch und Tier bedrohen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bauzustandsüberwachung in den nächsten Jahren sicherlich in die meisten Baumaßnahmen einfließen wird. Intelligentere Städte und kunstvolle Wolkenkratzer müssten auf jeden Fall für die strukturelle Gesundheit sorgen. Darüber hinaus kann die Welt nach einigen Jahrzehnten noch komplexere Architekturen wie unterirdische Straßen erfordern. IoT-basierte Systeme haben nun die Reife, ihren Weg für Massenökosysteme zu finden, wie beispielsweise die Überwachung von Stadtstrukturen.
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