Digitale Überwachung von Betonbauten

Brückenschäden per IoT frühzeitig erkennen

Jürgen Hill ist Teamleiter Technologie. Thematisch ist der studierte Diplom-Journalist und Informatiker im Bereich Communications mit all seinen Facetten zuhause. 
Versteckte Risse, Korrosion, Materialermüdung – das sind die Schreckgespenster der Betreiber von Betonbauten wie Brücken. Solche Materialschäden sollen sich künftig mit IoT-Sensoren frühzeitig erkennen lassen. Eine entsprechende Lösung hat die Telekom am Düsseldorfer Flughafen realisiert.
120 Tankwagen stellen täglich die Treibstoffversorgung der Flieger am Düsseldorfer Flughafen sicher.
120 Tankwagen stellen täglich die Treibstoffversorgung der Flieger am Düsseldorfer Flughafen sicher.
Foto: Airport Düsseldorf/Andreas Wiese

Der Düsseldorfer Flughafen zählt zu den großen Drehkreuzen in Deutschland. Über 24 Millionen Passagiere nutzen den Airport pro Jahr. Damit dies reibungslos funktioniert, benötigt der Flughafen eine intakte und verlässliche Infrastruktur.

Eine Brücke als Nadelöhr

Und genau hier gib es einen single point of failure: Die Kraftstoffversorgung der Flieger. Um diese zu gewährleisten, pendeln täglich 120 Tankwagen mit je 30.000 Litern Kerosin zwischen Rollfeld und Tanklager hin und her. Allerdings ist das Lager nur über eine Betonbrücke zu erreichen, die damit zu einem neuralgischen Punkt für den reibungslosen Flugbetrieb wird. Um zu vermeiden, dass es aufgrund von unvorhergesehenen Brückenschäden zu einer Beeinträchtigung des Flugverkehrs kommt, wird die Brücke jetzt mit IoT-Sensoren überwacht.

Sensoren sollen künftig den Zustand der Brücke zum Treibstofflager überwachen.
Sensoren sollen künftig den Zustand der Brücke zum Treibstofflager überwachen.
Foto: Deutsche Telekom

Insgesamt 50 Sensoren in der Fahrbahnoberfläche und den Brückenkappen messen dazu Temperatur, Feuchtigkeit und Korrosion. Diese Sensordaten weisen auf kritische Zustände oder irreparable Schäden in den Betonstrukturen hin. Der Datenaustausch erfolgt über per NarrowBand-IoT (NB-IoT) nahezu in Echtzeit. Temperatur, Feuchtigkeit und Korrosion gelten als kritische Faktoren, die in Betonstrukturen irreparable Schäden verursachen können beziehungsweise umfangreiche Maßnahmen zur Sanierung des Bewehrungsstahls erforderlich machen. Mit Hilfe der Sensoren sollen eventuelle Schwachstellen nun frühzeitig erkannt werden, um rechtzeitig Reparaturen durchführen zu können.

Bauwerk-Kontrolle per IoT-Sensor

"Bislang gaben Materialproben Aufschluss über den Gebäudezustand. Eine aufwendige und meist mit einer Zerstörung verbundene Methode", erklärt Michael Hohenecker, Leiter Datenmanagement und Bauwerksprüfung im Geschäftsbereich Real Estate Management des Düsseldorfer Flughafens, das frühere Verfahren. "Wir haben hier am zentralen Tanklager ein Nadelöhr", so Hohenecker weiter, "die digitale Lösung soll uns vor unvorhersehbaren Schäden der Zufahrt und damit verbundenen Störungen im Tankbetrieb bewahren."

Überzeugt von der Lösung, sollen rund um den Düsseldorfer Flughafen nach und nach weitere Straßenbauwerke ebenfalls mit Sensoren ausgestattet werden. Für die Sensoren geben Telekom und BS2 Sicherheitssysteme, von den beiden Partnern stammt die Lösung, eine Lebenszeit von bis zu 70 Jahren an, da sie keine Batterien haben. Die Sensoren könnten sowohl in neue Strukturen installiert als auch in bestehenden nachgerüstet werden. Die ermittelten Daten werden per NB-IoT-Netzwerk ausgelesen und an ein Backend übermittelt, wo sie dann analysiert und angezeigt werden könne. Auf diese Weise könne der Zustand einer Brücke aus der Ferne und ohne Beeinträchtigung des laufenden Verkehrs begutachtet werden.

Auf dem Weg zur intelligenten Brücke

Mit IoT-Sensoren will die Bundesanstalt für Straßenwesen die intelligente Brücke realisieren.
Mit IoT-Sensoren will die Bundesanstalt für Straßenwesen die intelligente Brücke realisieren.
Foto: Deutsche Telekom

Die neue Technik testet auch die Bundesanstalt für Straßenwesen am Autobahnkreuz Köln-Ost. Ziel ist die quasi "intelligente Brücke". Ein sensorbasiertes modulares System soll dabei relevante Informationen über Einwirkungs- und Widerstandsveränderungen nahezu in Echtzeit erfassen, überwachen und bewerten. Die Sensoren können in der intelligenten Brücke beispielsweise Warnsignale aufnehmen, lange bevor sie sichtbar sind. Die Bundesanstalt für Straßenwesen hofft, so künftig ernsthaften Schäden an Brücken, Tunneln etc. vorzubeugen und damit Beeinträchtigungen im Straßenverkehr durch Baustellen zu vermeiden.