Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPMonitoringaufgaben im Offshore-Bereich unter und über Wasser erfordern ein sehr hohes Maß an Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit der verwendeten Sensoren sowie deren Sensorinfrastruktur an die äußeren Bedingungen. Die Umgebungsbedingungen machen es schwierig, Sensoren für ein Monitoringsystem in einem Sensornetzwerk zu installieren, zu betreiben und auszulesen. Für eine umfassende Strukturanalyse müssen verschiedenste Sensordaten zusammengeführt und in einem zeitlichen und räumlichen Bezug zueinander stehen. Nur so wird eine aussagekräftige Interpretation von geotechnischen Sensordaten möglich.
Problemstellung
Bisherige Monitoringsysteme verfolgen den Ansatz, Messepochen lediglich unter geometrischen Gesichtspunkten zu vergleichen (Deskriptive Modelle, siehe Projekt: „OWS MV“). Es wird dabei eine rein geometrische Beziehung zwischen den Beobachtungs- und Monitoringpunkten betrachtet. Verformungen bzw. Deformationen können aus den ingenieurgeodätischen Netzlösungen abgeleitet werden. Bezüge zu Ursachen von Verformungen (Kausale Modelle) werden in diesen Vergleichsmodellen nicht berücksichtigt.
Zudem bewegen sich schwimmenden Strukturen ständig. Da sich verschiedene Einflüsse (Eigenbewegung, Wellenbewegungen, Gegenbewegungen von Verankerungssystemen etc.) gleichzeitig auf die schwimmende Struktur auswirken können, registrieren an exemplarischen Punkten angebrachte Sensoren (z.B. Inklinometer) deren gleichzeitige Überlagerung. Daher müssen zudem Auswertealgorithmen entwickelt werden, die die einzelnen überlagerten Bewegungen trennen.
Zielstellung und Lösungsweg
Ziel des Projektes ist die ganzheitliche Auswertung und Analyse im Kontext schwimmender Trägerstrukturen von:
- geometrischen Daten im Unterwasserbereich
- geotechnische Sensoren der Anlagen (Wind, Beschleunigungssensoren etc.)
- geodätische und geometrische Sensoren im Überwasserbereich (GPS)
- Planungsdaten und Vorhersagemodelle
Dabei sollen die bisher deskriptiven Auswertemodelle durch eine kausale sowie zeitliche Betrachtungsweise (Ursache/Übertragungsverhalten/Wirkung) erweitert werden. Die geometrische Erfassung wird durch zusätzliche Sensorik (z.B. Beschleunigungssensoren, Dehnungsmesstreifen, Drucksensoren, Schwingungsmesser etc.) unter und über Wasser ergänzt. Schwerpunkt ist die kombinierte Auswertung von Sensordaten in einem Gesamtsystem.
Mit dem erweiterten Monitoring auf Basis von Multi-Sensorsystemen von schwimmenden Offshore-Strukturen lassen sich Verformungsverhalten auf ein Ursache-Wirkungsmodell überführen. Hersteller von schwimmenden Trägerstrukturen wird so ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, mit dessen Hilfe Strukturanalysen durchgeführt werden können. Mögliche strukturelle Beeinträchtigungen sollen bereits vor der tatsächlichen Schädigung erkannt werden. Zum einen kann das reale Deformationsverhalten unter Last verifiziert und zum anderen Prognosemodelle abgeleitet werden. Die gewonnenen Erfahrungen können in den Produktionsprozess bei der Herstellung von schwimmenden Trägerstrukturen zurückgeführt und die Produkte optimiert werden.
Nutzen
Die Reduzierung von Risiken, Kosten- und Produktionsausfall wird erreicht durch:
- Minimierung der Notwendigkeit, Ingenieure und Techniker zu den entfernten Standorten zu bringen
- Bereitstellung einer kostengünstigen Erreichbarkeitsstrategie
- Sicherstellung, dass potenzielle Probleme frühzeitig erkannt werden
- Rückführung von Erkenntnissen in den Produktionsprozess
Unter Berücksichtigung der kausalen Zusammenhänge können Zustandsbeurteilungen vorgenommen werden und Abweichungen gegenüber dem geplanten Verhalten bzw. Prognosemodelle für das zukünftige Strukturverhalten abgeleitet werden.