Nowe narzędzie umożliwia inspekcję uszkodzeń konstrukcyjnych w czasie rzeczywistym
Degradacja spowodowana starzeniem, ekstremalne warunki pogodowe i uszkodzenia wywołane przez wstrząsy sejsmiczne prowadzą do poważnych zagrożeń wrażliwej infrastruktury i skutkują stratami zarówno gospodarczymi, jak i ludzkimi. Obowiązkowe stało się monitorowanie stanu infrastruktury i obiektów inżynieryjnych, by wykrywać uszkodzenia w czasie rzeczywistym przy minimalnym zaangażowaniu pracowników. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków UE projektu MORPHOSAVE firma MORPHOSENSE dostarczyła dopasowane do potrzeb rozwiązanie umożliwiające monitoring różnych typów konstrukcji: platform wiertniczych, mostów, zapór, morskich turbin wiatrowych i dużych statków. „NEURON to innowacyjny, oparty na wibracjach system monitorowania stanu strukturalnego, który może w sposób ciągły i jednoczesny monitorować statyczne i dynamiczne właściwości konstrukcji”, zauważa Alexandre Paleologue, dyrektor generalny firmy MORPHOSENSE i koordynator projektu MORPHOSAVE. Technologia NEURON jest częścią globalnego rozwiązania firmy MORPHOSENSE o nazwie AXON, które jest aktualizowane na podstawie danych w czasie rzeczywistym i wykorzystuje algorytmy konwergencyjne sztucznej inteligencji na podstawie modeli fizycznych. „Połączenie zsynchronizowanych danych dotyczących właściwości statycznych i dynamicznych pochodzących z systemu NEURON oraz funkcji interoperacyjności, która umożliwia integrację danych z gotowych czujników (stacje pogodowe, czujniki tensometryczne, szczelinomierze, kamery oraz LiDAR) pozwoliło nam na stworzenie cyfrowego bliźniaka działającego w czasie rzeczywistym, dzięki któremu można ocenić zmęczenie materiału, uszkodzenia i pozostały okres eksploatacji konstrukcji wyposażonych w system NEURON”, wyjaśnia Paleologue.
Lepsze rozwiązania monitorujące
Inspekcja i konserwacja konstrukcji są obecnie oparte na okresowych kontrolach wzrokowych przeprowadzanych na miejscu, które czasami obejmują użycie czujników lub dronów, ale pozostają ograniczone w zakresie możliwości kontroli całej konstrukcji. Na przykład w wyniku inspekcji morskich konstrukcji wiatrowych nie da się uzyskać informacji na temat części znajdujących się pod wodą, które są szczególnie podatne na zagrożenia strukturalne. „Rozwiązanie MORPHOSENSE umożliwia ciągłe zdalne monitorowanie konstrukcji, zastępując podejścia, które opierają się na harmonogramie, a nie na danych. Dostosowuje liczbę czujników i ich rozmieszczenie na konstrukcji do miejsc szczególnie wrażliwych, wyznaczonych za pomocą symulacji modelu fizycznego. Ponadto model pozwala nam obserwować zachowanie konstrukcji we wszystkich punktach, niezależnie od pozycji czujnika, co pozwala na pracę zarówno lokalnie, jak i globalnie”, tłumaczy Paleologue. Innym sposobem monitorowania stanu konstrukcji jest śledzenie odchyleń od jej zwykłego zachowania w mierzonych danych za pomocą modeli opartych na danych. Pomimo tego, że dzięki modelom można szybko wykryć wszelkie odchylenia od standardowego zachowania konstrukcji, nie ułatwiają one zrozumienia fizycznej przyczyny problemu. Trudno jest zatem wybrać właściwy sposób konserwacji. „Nasze rozwiązanie wykorzystujące cyfrowego bliźniaka opiera się na modelu cyfrowym bazującym na wartościach pomiarów, który dostarcza szczegółowych informacji na temat wszelkich nowych zmian w integralności konstrukcji. Jeśli głębokość pływaka lub liny cumowniczej ulegnie zmianie, cyfrowy model może natychmiast zidentyfikować tę zmianę i przekazać odpowiednie powiadomienie operatorowi”, wyjaśnia Paleologue.
Elastyczność użytkowania i wysokie oczekiwane zyski
Firma MORPHOSENSE wyprodukowała dla rynku morskiej energii wiatrowej kilka systemów udowadniających słuszność koncepcji. „Nasze rozwiązanie wykorzystujące cyfrowego bliźniaka może pomóc zwiększyć rentowność morskich farm wiatrowych, nawet przy docelowym poziomie kosztu energii wynoszącym zaledwie 45 EUR/MWh do 2040 roku. Szacowany zwrot z inwestycji wynosi 15 % w ciągu 20 lat eksploatacji farmy wiatrowej”, mówi Paleologue. „W przyszłości chcemy opracować generyczne rozwiązanie wykorzystujące cyfrowego bliźniaka, które umożliwi integrację dowolnego dostępnego na rynku narzędzia do modelowania niskowymiarowego”.
Słowa kluczowe
MORPHOSAVE, konstrukcja, MORPHOSENSE, inspekcja, morska energia wiatrowa, bliźniak cyfrowy, monitorowanie stanu strukturalnego, model oparty na danych
