Nowe narzędzia do inspekcji, diagnostyki i oceny istniejących obiektów mostowych

W porównaniu z pomiarami realizowanymi wyłącznie przez wykwalifikowany personel możliwości SHM są zatem znacznie większe. Jednak tradycyjny SHM wykorzystuje przewodowe lub bezprzewodowe czujniki kontaktowe, których koszt jest wysoki, są trudne w instalacji i konserwacji oraz mają ograniczenia przestrzenne do gromadzenia danych. Natomiast jeszcze większe możliwości pojawiają się w związku z obecnie rozwijanymi autonomicznymi technologiami i platformami do zdalnej inspekcji konstrukcji mostów, które wprowadzają bezkontaktowe inspekcje w celu wykrywania wczesnych oznak pogorszenia się stanu konstrukcji. Wiele technologii zdalnej inspekcji staje się elementem systemów SHM.

Zdalna inspekcja w celu pozyskiwania danych z punktów, do których dostęp może być utrudniony, wykorzystuje tzw. platformy pomiarowe, którymi mogą być UAV (z ang. unmanned aerial vehicles) (rys. 1), roboty, pojazdy naziemne lub satelity stanowiące bazę dla systemów pomiarowych czy też ogólniej – systemów pozyskiwania danych opartych na zdalnych, bezdotykowych technologiach obrazowania stanu konstrukcji, takich jak kamery światła widzialnego, kamery termowizyjne, LiDAR-y (z ang. light detection and ranging), czujniki pola magnetycznego, systemy pomiarowe montowane na pojazdach itp. w celu pozyskiwania danych. Schemat automatycznej procedury inspekcji przedstawiono na rys. 2. Platformy pomiarowe do automatycznych inspekcji są stosowane również w połączeniu z kontaktowymi technologiami pomiarowymi – pochyłomierzami, akcelerometrami itp., czyli czujnikami zwykle stosowanymi w konwencjonalnych systemach SHM lub w realizacji badań nieniszczących NDT (z ang. nondestructive testing).

Przy założeniu, że pomiary są prowadzone z ruchomych platform, nie ma konieczności definiowania stałych, nienaruszalnych punktów pomiarowych (rys. 1). W zależności od wyników wcześniejszych analiz można wykonywać pomiary w innych punktach niż poprzednio, w innym zakresie. Co więcej, punkty pomiarowe mogą być definiowane po realizacji pomiarów. Pozyskiwane dane przybierają wtedy formę obrazów, chmur punktów lub sygnałów, które ze względu na ilość muszą być automatycznie przetwarzane w celu uzyskania przydatnych informacji. W tab. 1 wymieniono wybrane technologie bezdotykowego pomiaru oraz wybrane platformy, z którymi mogą być łączone, wraz z przekierowaniami literaturowymi do przykładów ich zastosowań. Zdalna inspekcja konstrukcji mostów wprowadza wiele nowych możliwości ich diagnostyki. Można przyjąć, że tak jak SHM był skokiem jakościowym w stosunku do klasycznych inspekcji obiektów, tak zdalna inspekcja jest skokiem jakościowym w porównaniu do SHM. System SHM uzupełnił i rozwinął możliwości diagnozowania konstrukcji, umożliwił realizowanie niemal ciągłej analizy pracy konstrukcji, co jest wykorzystywane przy optymalizowaniu kosztów utrzymania obiektów i minimalizowaniu ryzyka nagłych awarii. Zdalna inspekcja pozwala z kolei na znacznie większą swobodę w definiowaniu punktów pomiarowych, których może być nieograniczona liczba. W takich przypadkach dane są zbierane w formie chmury punktów, która stanowi dane wyjściowe do dalszej analizy, np. z wykorzystaniem techniki uczenia maszynowego i rozpoznawania obrazów, a dalej klasyfikowania wzorców w już uporządkowanych danych obrazowych. Jest to zupełnie inny rodzaj inspekcji, jeszcze bardziej uniezależniający wynik końcowy od możliwości i poprawności podobnej pracy realizowanej przez zespoły ludzkie.

W niniejszym artykule przedstawiono zarys najnowszych osiągnięć w dziedzinie zdalnej inspekcji mostów wraz z przykładami, które je ilustrują.