Internet Industriel des Objets IIOT : Capteurs à fibre optique surveillant les ponts et les structures critiques

par Dusan Stojkovic, chef de projet senior, VicTrack
La façon dont nous gérons et entretenons les ponts et autres actifs structurels est appelée à être révolutionnée par l'adoption de capteurs intégrés, d'analyses système et d'IA, rendant la surveillance des actifs plus précise, plus efficace et nettement moins chère.

FiBridge – une solution avancée de surveillance de l'état des structures (SHM) – utilise des capteurs à fibre optique pour collecter et renvoyer des informations en temps réel sur l'état de la structure, fournissant aux propriétaires d'actifs ou aux opérateurs une mine de connaissances pour évaluer de manière proactive l'état des actifs, gérer la maintenance et optimiser les opérations.
FiBridge est né d'un projet d'innovation VicTrack visant à améliorer la surveillance et la maintenance des actifs.
Des essais approfondis menés sur deux ans ont prouvé la viabilité de FiBridge en tant que système de surveillance des actifs efficace et précis avec un fort potentiel de commercialisation.
VicTrack est propriétaire des terrains de transport, des actifs et des infrastructures de Victoria, dont plus de 2 500 ponts, au nom du gouvernement de l’État.
VicTrack partage la responsabilité de les garder tous en sécurité avec les opérateurs ferroviaires V / Line et Metro Trains Melbourne (MTM).
Notre programme de gestion des actifs nécessite de faire régulièrement le point sur la santé structurelle des ponts que nous gérons et d'effectuer l'entretien nécessaire.
Jusqu'à présent, le seul moyen d'y parvenir était une inspection périodique par un ingénieur, généralement deux fois par an – une entreprise énorme compte tenu du grand nombre de ponts à travers l'État.
Une inspection périodique à une si grande échelle est coûteuse, laborieuse et inefficace. Ce ne sont pas les seuls problèmes. Les inspections sont également sujettes à des erreurs humaines – certains défauts ne sont pas facilement visibles à l'œil nu – et peuvent perturber les usagers de la route et du rail si un pont doit être fermé pour inspection.
Nous pensons depuis un certain temps qu’il doit y avoir une meilleure façon de surveiller la santé structurelle des actifs des ponts de Victoria. Nous pensons que nous l'avons trouvé dans FiBridge.
Comment fibridge change la donne
FiBridge utilise de minuscules capteurs connectés à l’Internet des objets industriel (IIoT) attachés à la structure d’un pont.
Les capteurs mesurent et estiment des paramètres tels que la déformation structurelle, la réponse thermique, les moments de flexion, les charges de cisaillement / d'impact, les vibrations et la corrosion – tous des indicateurs de la santé structurelle d'un pont.
Les données en temps réel sur les performances du pont sont renvoyées à un point unique distant pour analyse. Les propriétaires et les opérateurs de ponts sont en mesure d'appliquer les informations de diagnostic et de pronostic fournies par le biais de l'analyse de système basée sur la physique et de l'IA pour gérer les actifs, gagner en efficacité et réduire les coûts.
Essais rigoureux
Le développement de FiBridge a débuté à la fin de 2017, financé par une subvention de 500 000 dollars du Fonds d'innovation du secteur public du gouvernement de Victoria.
VicTrack a fait équipe avec le Palo Alto Research Center (PARC) de la Silicon Valley – une société Xerox – et des partenaires du gouvernement victorien, notamment le ministère des Transports (qui intègre désormais VicRoads et les transports publics Victoria) et le ministère de l'Environnement, des Terres, de l'Eau et de la Planification (DELWP) – qui gérer des milliers de ponts entre eux – le ministère du Premier ministre et du Cabinet, le Bureau des projets de Victoria et des partenaires de l'éducation pour tester si la technologie de détection par fibre optique pourrait être utilisée pour développer un produit rentable et robuste pour surveiller la santé structurelle des ponts.
Des capteurs à fibre optique miniatures conçus par PARC ont d'abord été installés sur un grand pont routier victorien, qui a ensuite été soumis à des tests contrôlés.
Cela comprenait l'identification des meilleurs emplacements sur le pont pour attacher les capteurs. Pour valider notre travail, nous avons comparé les sorties des capteurs PARC à celles des capteurs traditionnels couramment utilisés pour l'évaluation et la qualification des ponts, ainsi que la simulation informatique avancée.
Une fois que la preuve de concept a donné des résultats prometteurs, le pilote est entré dans la phase deux avec trois autres ponts ajoutés à l'essai.
Ils ont été équipés de centaines de capteurs pour recueillir des données détaillées et précises sur la sécurité structurelle, les performances et l'état de chaque pont sur trois mois en 2019.
La sophistication des données indique clairement que cette technologie a le potentiel de révolutionner la façon dont nous surveillons et entretenons nos ponts routiers et ferroviaires.
La technologie a été en mesure de détecter, d'identifier et de cartographier avec précision une gamme d'impacts différents sur le pont – depuis un camion B-Double, un train et un tramway jusqu'au piéton qui le traverse.
L'essai a prouvé la valeur de FiBridge en permettant aux propriétaires d'actifs de déterminer, en temps réel, où et quand une maintenance et une réparation sont nécessaires.
FiBridge peut également réduire considérablement le besoin de contrôles réguliers programmés sur les ponts, ce qui permet de réaliser des économies significatives par rapport à la technologie de surveillance standard.
Une approche de bout en bout
La technologie de détection par fibre optique pour la surveillance de la santé structurelle n'est pas en soi un nouveau concept. Cependant, à ce jour, divers obstacles ont empêché son acceptation généralisée.
Il s'agit notamment d'une incapacité à établir les coûts réels du cycle de vie et les normes ou réglementations existantes. Les autres technologies actuellement utilisées dans l'espace de surveillance de la santé des structures comprennent les drones équipés de caméras, d'imagerie 3D et de reconnaissance automatique des caractéristiques.
Les agents de VicTrack ont ​​eu l'occasion d'acquérir des connaissances approfondies sur d'autres recherches entreprises dans l'espace SHM lors de conférences internationales de premier plan sur la surveillance de la santé des structures, de discussions sur la gestion des actifs et d'études de marché détaillées.
Nous avons découvert que personne n'offre actuellement une solution de style FiBridge qui adopte une approche de bout en bout utilisant des capteurs intégrés, des systèmes IoT, de l'IA et des analyses de systèmes intelligents Edge / Cloud d'une manière rentable et évolutive.
Nous sommes sortis des études et des engagements de l'industrie convaincus qu'il existe un réel besoin d'une nouvelle solution comme FiBridge qui puisse fournir une surveillance en temps réel à faible coût.
Il offre une réelle opportunité de développer un outil pour les gérants d'actifs à utiliser avec une contribution minimale de parties externes.
Opportunités futures
Des recherches plus poussées sur les opportunités futures pour FiBridge ont identifié une forte opportunité pour FiBridge de devenir la technologie de choix sur les ponts qui sont en fin de vie et les ponts à haut risque / performance, ainsi que de nouveaux ponts où l'installation peut être intégrée de manière transparente. des travaux de construction.
Alors que FiBridge a été développé spécifiquement pour les ponts ferroviaires et routiers, la technologie sous-jacente peut être utilisée plus largement.
Il peut être mis à l'échelle pour être utilisé dans d'autres classes d'actifs de transport et sur des marchés en dehors de l'Australie.
D'autres actifs qui pourraient être surveillés avec FiBridge comprennent des structures critiques telles que les pistes d'aéroport, les structures portuaires, les parkings à plusieurs étages et les tunnels ferroviaires ou routiers.
En effet, FiBridge, en tant que technologie du futur, convertira nos actifs en structures intelligentes du futur.
Pour plus d'informations, visitez: https://victrack.com.au/fibridge

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