»SmartWire-Sensor«: Kompetenzzentrum entwickelt Lösung zur Früherkennung von Wasserschäden in kritischer Infrastruktur

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Das durch das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
und die Klaus Faber AG begründete Kompetenzzentrum »SmartWire-Sensor«
verfolgt das Ziel, Sensoren zur frühzeitigen Detektion von schädlichem
Wassereintrag in kritischer Infrastruktur zu entwickeln.

Man kennt es unter anderem von Autofahrten: Immer wieder sieht man Schäden
an der Bausubstanz von Brückenbauwerken. Ist ein Schaden wie z. B. eine
Betonabplatzung optisch festzustellen, so besteht das eigentliche Problem
vermutlich schon viele Jahre. Eine der vordringlichsten Schadensursachen
ist die Korrosion an Bewehrungsstahl, verursacht durch Eindringen von
Wasser in das Bauwerk. Die Gefahr, dass es dadurch zu einem Substanz- und
Tragfähigkeitsverlust kommt, ist stark erhöht. Damit die Ursache der
oftmals nicht sichtbaren Beschädigungen frühestmöglich erkannt werden,
verfolgt das durch das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie
Prüfverfahren IZFP und die Klaus Faber AG begründete Kompetenzzentrum
SmartWire-Sensor das Ziel, Sensoren zur frühzeitigen Detektion von
Wassereintrag zu entwickeln. Dadurch sollen die Themen Nachhaltigkeit und
Sicherheit im Bereich kritischer Infrastruktur wesentlich gestärkt werden.

Durch eine alternde Infrastruktur gewinnt die Ermittlung des Zustands von
Bauwerken für die öffentliche Sicherheit eine immer höhere Bedeutung. Ein
zuverlässiges und permanentes Monitoring von Infrastrukturbauwerken ist
daher von größter Bedeutung. Das Kompetenzzentrum SmartWire-Sensor
verfolgt die Idee, den Wassereintrag in kritischer Infrastruktur wie
Brückenbauwerke, frühzeitig zu detektieren, um so eventuelle Folgen wie
Sanierung, Sperrung oder gar einen Neubau möglichst zu verhindern, und
damit Kosten in Milliardenhöhe und Vorfälle wie den Einsturz der
Carolabrücke in Dresden zu vermeiden.

Ein flexibles und autarkes Monitoring-System
Der Einsatz eines flexibel anpassbaren, einfach einzusetzenden autarken
und intelligenten Monitoring-Systems, welches zur Lösung der aktuellen
infrastrukturellen Problemstellungen beitragen würde, ist bisher jedoch
nicht etabliert. Dies ist auch durch den technologischen Entwicklungsstand
der Messgeräte begründet. Diese liegen gewöhnlich als Labor- oder mobile
Messsysteme vor, welche eine Signalbewertung durch einen menschlichen
Bediener erfordern. Eine autarke Erfassung und Bewertung von Sensordaten
sind dadurch aktuell nicht möglich. Das Kompetenzzentrum SmartWire-Sensor
beschäftigt sich mit der wissenschaftlichen und technologischen
Entwicklung, um solch ein Monitoring-System zur frühzeitigen Detektion von
Feuchtigkeit in Bauwerken marktzugänglich zu machen. Forschungsschwerpunkt
stellen die sensornahe Datenverarbeitung und -fusion mit effizienten und
robusten KI-Algorithmen, die autarke Energieversorgung sowie die flexible
und vertrauenswürdige Datenübertragung mittels verschiedener
Kommunikationsschnittstellen (LoRaWAN, GSM, 5G usw.) dar.

Die Vorteile von SmartWire-Sensor
Durch die Arbeit des Kompetenzzentrums SmartWire-Sensor soll eine frühe
Detektion von Schäden möglich werden – bevor das komplette Bauwerk
durchfeuchtet ist – mit dem Ziel, die Lebenszeit eines Brückenbauwerks
effizient zu verlängern. Dabei muss nur eine kleine Instandhaltung
durchgeführt werden, die mit signifikant geringeren Kosten und nur
minimalen Verkehrsmaßnahmen auskommt.