Automatische monitoring met tiltsensoren

Tiltsensoren, ook bekend als hellingssensoren, zijn meetinstrumenten die hellingsveranderingen of kantelingen van structuren meten. In geautomatiseerde monitoring worden tiltsensoren strategisch geplaatst op cruciale locaties binnen een gebouw, brug of ander bouwwerk om real-time kantelbewegingen op te sporen. Tiltsensoren zijn vooral nuttig voor het detecteren van zeer kleine hellingsveranderingen, die kunnen wijzen op structurele problemen zoals funderingsverschuivingen of instabiliteit.

Hoe Werken Tiltsensoren?

Tiltsensoren meten de hoek waarin een oppervlak zich beweegt ten opzichte van de zwaartekracht. Dit gebeurt met behulp van geavanceerde MEMS-sensoren (Micro Electro Mechanical Systems) of vloeistofgebaseerde technologieën. In een automatische opstelling worden de tiltsensoren met een vooraf ingestelde frequentie uitgelezen en de data doorgestuurd naar een centrale database voor opslag en analyse. Bij afwijkingen die boven de ingestelde grenzen liggen, kan een waarschuwing worden verstuurd, waardoor tijdig kan worden ingegrepen. De meetfrequentie kan ook worden aangepast als een vooraf bepaalde threshold wordt overschreden.

Belangrijke Kenmerken van Tiltsensoren

• Nauwkeurige hoekmeting: Tiltsensoren kunnen hellingsveranderingen detecteren tot op 0,001 graden, wat ze zeer geschikt maakt voor gevoelige structuren.
• Klein en lichtgewicht: Door hun kleine formaat en licht gewicht kunnen tiltsensoren gemakkelijk op vrijwel elk oppervlak worden geplaatst zonder de structuur te beïnvloeden. De meeste sensoren zijn ook voorzien van een ingebouwde batterij, met een levensduur van +-10 jaar, wat de sensoren draadloos maakt en de installatie vergemakkelijkt.
  
• Robuustheid en duurzaamheid: Moderne tiltsensoren zijn bestand tegen wisselende weersomstandigheden, waardoor ze geschikt zijn voor zowel binnen- als buitengebruik.
• Real-time monitoring: Net als totaalstations kunnen tiltsensoren in real-time data verzamelen, wat essentieel is voor het detecteren van plotselinge bewegingen.

Toepassingen van Tiltsensor Monitoring

Tiltsensoren zijn geschikt voor diverse toepassingen waarbij hellingsveranderingen op millimeterschaal belangrijk zijn:

• Bruggen en viaducten: Omdat bruggen constant belast worden door verkeer, wind en andere invloeden, kunnen tiltsensoren helpen om mogelijke vervormingen of kantelingen in real-time te monitoren.
• Torenstructuren en hoogbouw: Bij hoge constructies zoals torens en flatgebouwen is monitoring van kanteling belangrijk, vooral bij seismische activiteit of andere externe invloeden.
• Dijken en dammen: Voor waterbouwkundige werken zijn tiltsensoren nuttig om hellingsveranderingen door bodembewegingen of waterdruk te detecteren, zodat potentiële risico's vroegtijdig kunnen worden gesignaleerd.
• Spoorwegen: Bij werken aan of onder de sporen kunnen sensoren aangebracht worden op de liggers om afwijkingen snel te detecteren.
  

Werkwijze van Automatische Monitoring met Tiltsensoren

1. Installatie van tiltsensoren: De sensoren worden op strategische posities geplaatst, zoals funderingen of dragende delen van de structuur, waar hellingsveranderingen het meest waarneembaar en relevant zijn.
2. Initiële meting: Voor de start van de monitoring wordt een nulmeting uitgevoerd. Deze nulmeting vormt het referentiepunt voor toekomstige metingen. Bij sensoren wordt dit gedaan door enkele dagen of weken te monitoren voor de start van de werken of verwachte veranderingen. Zo kan er rekening worden gehouden met de natuurlijke beweging en nauwkeurigheid van de opstelling.
   
3. Continue monitoring en data-acquisitie: De sensoren meten met een vooraf ingestelde frequentie de hellingsveranderingen en sturen de verzamelde data door naar een centrale database voor analyse.
4. Data-analyse en alarmering: Software vergelijkt de data met eerdere metingen. Indien de gemeten helling een vooraf ingestelde grenswaarde overschrijdt, kan een alarmmelding worden verzonden of de frequentie van de metingen worden verhoogd.
   
5. Rapportage en visualisatie: De data wordt gepresenteerd in rapportages en dashboards, waarmee trends en potentiële risico's eenvoudig in beeld worden gebracht voor een nauwkeurige beoordeling.

Voordelen en Beperkingen

Voordelen:

• Detecteert zeer kleine hellingsveranderingen met hoge nauwkeurigheid
• Continu monitoring met real-time data-overdracht
• Compact en gemakkelijk te installeren, ook op moeilijk toegankelijke locaties

Beperkingen:

• Sensoren zijn gevoelig voor temperatuurschommelingen, wat de nauwkeurigheid kan beïnvloeden
• Beperkte toepassing op horizontale verschuivingen, omdat ze vooral gevoelig zijn voor hellingsveranderingen
• Enkel de relatieve veranderingen in posities kunnen worden berekend vanuit de verzamelde data van de tiltsensoren. M.a.w. de veranderingen binnen het object zelf. Absolute veranderingen kunnen enkel waargenomen worden met een totaalstation (3D) of digitaal waterpastoestel (1D).
• Er moet rekening worden gehouden met de oppervlakte waarop een tiltsensor wordt geïnstalleerd. Indien deze bijvoorbeeld wordt geïnstalleerd op een deel van een gebouw wat los staat van de draagstructuur, kunnen resultaten weergegeven worden welke niet representatief zijn met de werkelijke situatie. Men meet eigenlijk maar de hellingsverandering op het kleine deel waarop de sensor is bevestigd. Het is daarom van groot belang dat de bevestiging op een correcte positie op het gebouw is uitgevoerd.
  

Tiltsensoren vormen een waardevolle aanvulling op andere monitoringtechnieken en zijn vooral nuttig bij constructies waar zelfs minimale kantelingen een belangrijke indicatie kunnen zijn van structurele instabiliteit. Dankzij hun hoge gevoeligheid, real-time dataverzameling en het vermogen om direct alarmen te versturen, zijn tiltsensoren ideaal voor projecten die kritische monitoring vereisen om de structurele integriteit te bewaken en potentiële risico's vroegtijdig aan te pakken.

Soorten sensoren

Naast totaalstations en tiltsensoren worden ook andere soorten sensoren gebruikt om een compleet beeld te krijgen van de structurele integriteit van gebouwen en infrastructuur. Scheurmeters zijn essentieel voor het vastleggen van de breedte en voortgang van scheuren in muren en funderingen. Deze geven inzicht in structurele spanningen en mogelijke risico's op verdere schade. Temperatuurmeters monitoren temperatuurfluctuaties die invloed kunnen hebben op de uitzetting en krimp van bouwmaterialen, vooral bij bruggen en grote metalen constructies. Drukmeters zijn geschikt voor het meten van drukverschillen in bijvoorbeeld ondergrondse leidingen en tanks, wat kan wijzen op lekkages of andere problemen. Flowmeters houden de stroomsnelheid van vloeistoffen in bijvoorbeeld rioleringssystemen of afvoerkanalen bij, wat inzicht geeft in het functioneren van waterafvoersystemen en helpt bij het vroegtijdig opsporen van verstoppingen of overbelasting.

Al deze sensoren kunnen worden geïntegreerd binnen hetzelfde netwerk en via een centraal platform worden beheerd. Hierdoor ontstaat een samenhangend en real-time monitoringsysteem dat nauwkeurige data levert vanuit verschillende meetpunten en snel afwijkingen signaleert. Dankzij deze geïntegreerde aanpak wordt een dieper inzicht verkregen in de complexe interacties binnen een constructie, waardoor tijdig ingrijpen mogelijk is en de veiligheid en stabiliteit van de structuur gewaarborgd blijven.