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This paper reports on the application of distributed Brillouin fiber optic sensing to the monitoring of geotechnical structures. The presented approach to Brillouin sensing offers an alternative to the common pulse-based measurements by using the frequency domain analysis.
The focus of the research and field-testing work is to collect reliable structural health monitoring data from large-scale structures while preserving the System’s versatility in terms of being suitable for different application environments (soil structures, foundations, concrete construction works, pipelines etc.) and its robustness in being well functioning in harsh environments. Upon reviewing the presented application test, it is concluded that Brillouin frequency domain based monitoring, when applied to geotechnical structures, is capable of providing accurate strain readings representing deformations of the soil body, and reliable temperature readings for generating temperature profiles of the entire structure.
An overview of the frequency domain analysis of Brillouin sensing and its digital implementation is given, along with the experiences and insights drawn from an open field test of sensor-equipped geogrid mats.
Die Infrastruktursysteme der Industriestaaten erfordern heute und in Zukunft ein effizientes Management bei alternder Bausubstanz, steigenden Lasten und gleichbleibend hohem Sicherheitsniveau. Digitale Technologien bieten ein großes Potenzial zur Bewältigung der aktuellen und künftigen Herausforderungen im Infrastrukturmanagement. Im BMBF-geförderten Projekt Bewertung alternder Infrastrukturbauwerke mit digitalen Technologien (AISTEC) wird untersucht, wie unterschiedliche Technologien und deren Verknüpfung gewinnbringend eingesetzt werden können. Am Beispiel der Maintalbrücke Gemünden werden ein sensorbasiertes Bauwerksmonitoring, bildbasierte Inspektion mit durch Kameras ausgestatteten Drohnen (UAS) und die Verknüpfung digitaler Bauwerksmodelle umgesetzt. Die aufgenommenen Bilder dienen u. a. als Grundlage für spätere visuelle Anomaliedetektionen und eine 3D-Rekonstruktion, welche wiederum für die Kalibrierung und Aktualisierung digitaler Tragwerksmodelle genutzt werden. Kontinuierlich erfasste Sensordaten werden ebenfalls zur Kalibrierung und Aktualisierung der Tragwerksmodelle herangezogen. Diese Modelle werden als Grundlage für Anomaliedetektionen und perspektivisch zur Umsetzung von Konzepten der prädiktiven Instandhaltung verwendet. Belastungsfahrten und historische Daten dienen in diesem Beitrag der Validierung von kalibrierten Tragwerksmodellen.