Kontinuierliches, sicheres Tunnel-Monitoring

Tunnel Monitoring with Optical Sensor Technology

Tunnels are at the core of our infrastructure. They are found in large cities, mountains and even underwater. They provide connections and shorten distances. But how safe are they?

Today, modern monitoring systems allow reliable condition monitoring of tunnels using fiber Bragg technology.

Mechanical deformations in a tunnel can present a significant safety hazard particularly during construction work on the tunnel itself or in its immediate surroundings. It is essential to quickly check the stability and reliability of the structure.

When choosing the sensor technology to be used for tunnel monitoring it is necessary to consider the following challenges:

Will the sensors be able to reliably provide the required signal throughout the intended time – both in the short term and in the long term?
Long cables are usually used in tunnels. Can you, therefore, guarantee the quality of the measurement signal even over long distances?
Can the monitoring system be installed, without affecting traffic in the tunnel?
And, of course, the fundamental question: what measurement quantities and underlying models are suitable, for example, to trigger an alarm in the event of a problem?

For all the above, optical sensor technology, based on fiber Bragg technology, has developed into a powerful alternative to conventional monitoring systems.

Faser-Bragg-Gitter-Technologie als optimale Lösung

Faser-Bragg-Sensoren messen physikalische Größen, wie zum Beispiel Dehnung, mit Licht. Neben ihrer außerordentlichen Langzeitstabilität punktet die Technologie mit einem weiteren großen Vorteil: Sie kann Messwerte über lange Kabellängen hinweg nahezu ohne Qualitätsverlust übermitteln. Zudem können in einem Lichtwellenleiter mehrere Faser-Bragg-Sensoren untergebracht werden, was den Aufwand bei der Einrichtung des Monitoring-Systems auf ein Minimum reduziert. Das ist gerade bei der Überwachung von Tunneln, die zum Teil viele Kilometer lang sind, ein entscheidender Aspekt. Darüber hinaus kann das System zur Erfassung von Messungen während des Regelbetriebs im Tunnel eingesetzt werden, ohne den Verkehr zu beeinträchtigen.

HBK bietet Lösungen für das Tunnel-Monitoring, mit denen Anwender die Vorteile des Einsatzes von Faser-Bragg-Sensoren für das Tunnel-Monitoring voll ausschöpfen können.

Systemkomponenten

Ein komplettes Tunnelmonitoring-System umfasst folgende Komponenten:

Sensoren zur Messung von Dehnung und Temperatur, installiert an der Tunnelauskleidung. Sensoren können an den Metallträgern angeschweißt, in Betonwände eingebettet oder auf die Oberfläche geklebt werden. Diese „Sensorringe“ können in verschiedenen Abschnitten des Tunnels eingesetzt werden und sind mit LWL-Kabeln miteinander verbunden.

Interrogatoren zur Verarbeitung der Lichtsignale

Software zur Verarbeitung der Messdaten

Vorteile des Einsatzes von Faser-Bragg-Sensoren in Tunneln

Optische Messsysteme eignen sich sowohl für das Langzeit-Monitoring als auch für kürzere Messzyklen. Das System kann im Regelbetrieb eingesetzt werden, wie die Beispiele des Rossio-Tunnels und des Metrotunnels in São Paulo zeigen, wo die MEMCOT-Methode (siehe Application Note für weitere Informationen) zur Einschätzung von Konvergenzen zwischen Messpunkten verwendet wurde.

HBK-Messsysteme sind eine zuverlässige Lösung für den Dauereinsatz. Das heißt, dass nicht „nur“ Messdaten zuverlässig und über lange Zeiträume erfasst werden. Auch automatisierte Alarme bei schwerwiegenden Änderungen in der Tunnelgeometrie können eingerichtet werden. Systeme können mit Standardprodukten aufgebaut oder mit Unterstützung unseres Teams für kundenspezifische Systeme an Ihre spezifischen Bedürfnisse angepasst werden. Sprechen Sie uns an!

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Weitere Informationen finden Sie in unserer Application Note (auf Englisch): Optical Monitoring System for Strain and Convergence Measurement (PDF).