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Effizientes Bauwerksmonitoring mit MEMS-Neigungssensoren und Mikrocontrollern

Ergebnisse

Projektbeschreibung

Projektbeteiligte

Eckdaten

Effizientes Bauwerksmonitoring mit MEMS-Neigungssensoren und Mikrocontrollern


Projektnummer
10.08.18.7-15.35
Projektbeginn
08.2015
Projektende
09.2018
Projektstatus
abgeschlossen mit Bericht

Ergebnisse

„Prototyp des mikrocontrollerbasierten Messsystems der Bauhaus-Universität Weimar (Basis Raspberry Pi mit Neigungssensor von First Sensor)“ Quelle: Sebastian Rau (Bauhaus-Universität Weimar)

Neuartige Sensoren auf Basis von MEMS-Technologien in Verbindung mit modernen Mikrocontrollersystemen haben das Potenzial, das Anwendungsspektrum des Bauwerksmonitorings erheblich zu erweitern. Im Rahmen dieses Projektes wurden hochgenaue Neigungssensoren genutzt, um lokale Verdrehungen von Tragwerken zu messen, das Systemverhalten zu überwachen sowie kritische Beanspruchungszustände zu detektieren. Der Einsatz solcher kostengünstigen Messsysteme ermöglicht die wirtschaftliche Überwachung von Bauwerken zur Gewährleistung einer dauerhaft sicheren Nutzung.

Zunächst wurden dazu umfangreiche Laboruntersuchungen durchgeführt, um insbesondere die effektive Auflösung sowie die erreichbare Datenqualität der Sensoren zu quantifizieren. Zur Anpassung der Sensorik an den Einsatz im Bauwerksmonitoring wurden die Sensoren in geeignete Gehäuse integriert und der Einfluss der Kapselung bezüglich der Datenqualität und Langzeitstabilität untersucht.

Zur Erfassung, Verarbeitung und Auswertung, Zwischenspeicherung und Übertragung der Messdaten wurde ein prototypisches Messsystem auf Basis eines Einplatinen-Computers und zugehörigem modularen Software-Framework in mehreren Ausbaustufen entwickelt. Das Zusammenwirken von Messsystem und Sensorik wurde in mehreren Kurz- und Langzeitmessungen erfolgreich getestet.

Um die Praxistauglichkeit unter realen Einsatzbedingungen nachzuweisen, wurden die Neigungen eines Dachtragwerks und die Schiefstellung eines Turmes mithilfe des entwickelten Systems erfasst. Das Anwendungspotential, aber auch die Grenzen des Monitoringsystems konnten dabei aufgezeigt werden. Hauptsächlich bei Kurzzeitmessungen konnten lokale Verdrehungen eines Tragwerks mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden. Bei der Anwendung für Langzeitmessungen bestehen teils noch erhebliche Herausforderungen bezüglich der Stabilität des Signals, die weitere Maßnahmen zur Verringerung des Sensordrifts erfordern.
 

Projektbeteiligte
Antragsteller/in :

Bauhaus-Universität Weimar
Geschwister-Scholl-Straße 8
99421 Weimar

Federführende/r Forscher/in (alternativ Sprecher/in) :

Bauhaus-Universität Weimar
Institut für Konstruktiven Ingenieurbau
Professur Modellierung und Simulation - Konstruktion
Prof. Dr. Guido Morgenthal
Marienstraße 13 B
99423 Weimar

Eckdaten
Schlagworte zum Projekt : Bauwerksmonitoring, MEMS-Sensoren, Structural Health Monitoring, Mikrocontroller, Neigungssensoren, Sensordrift
Einordnung in Zukunft Bau : Forschungsförderung, Gebäudebetrieb/ -nutzung, Monitoring/ Gebäudeautomation, Forschungsbericht
Bundesförderung in EUR : 104.963,00