Drahtlose Sensorsysteme soll Gebäudeeinsturz verhindern

Das Institut für Werkstoffe im Bauwesen der Universität Stuttgart arbeitet an der Entwicklung eines neuen, drahtlosen Sensorsystems, das die zuverlässige und preiswerte Überwachung auch von älteren Bauwerken ermöglicht. Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass das in Aussicht gestellte System wesentlich dazu beitragen kann, folgenschwere Ereignisse wie den jüngsten Einsturz der Eissporthalle in Bad Reichenhall zu verhindern. Herkömmliche kabelgebundene Dauerüberwachungssysteme, die für Gebäude in kritischem Bauwerkszustand vorgesehen sind, gestalten sich zumeist als zu kostspielig und aufwändig. Sie werden folglich kaum eingesetzt.

Eine neue Generation intelligenter Sensorensysteme, die komplett drahtlos operieren, könnte bei der Bausubstanz-Überwachung von öffentlichen Gebäuden oder Brücken schon in naher Zukunft Abhilfe schaffen. „Eine über die einfache visuelle Untersuchung hinausgehende Überprüfung der Tragstruktur von Gebäude- oder Brückenkonstruktionen gestaltete sich bisher als überaus schwierig und kostenintensiv“, erklärt Projektleiter Markus Krüger von der Universität Stuttgart. Mit dem neu entwickelten System könnten die bei der herkömmlichen Dauerüberwachung von Bauwerken anfallenden teuren Installations- und Hardwarekosten um das Fünf- bis Zehnfache verringert werden, meint Krüger.

Zum Einsatz kommen dabei überwiegend hochintegrierte Miniatursensoren auf Silikonbasis – so genannte mikroelektromechanische Systeme (MEMS) -, die für die Messung von Temperatur, Feuchte, Magnetfeld, Druck, Verformung und Beschleunigung eingesetzt werden können. Diese lassen sich flexibel an kritischen Stellen anbringen und können so den aktuellen Zustand des Bauwerks in wenigen Sekunden an die zuständige Stelle übermitteln. Die Datenübertragung erfolgt durch den Einsatz kabelungebundener Lösungen wie Wireless LAN oder Funk in Verbindung mit adaptiven Netzwerken.

Zu den größten Herausforderungen für die Wissenschaftler zählt neben der Sicherstellung der Energieversorgung über Hochleistungsbatterien oder Solarzellen vor allem die Entwicklung der sensoreneigenen Intelligenz. „Über integrierte Mikroprozessoren müssen die Sensoren in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren, um auf etwaige Veränderungen in der Bausubstanz, aber auch Störungen innerhalb des Systems reagieren zu können. Darüber hinaus sollten diese auch erkennen können, welche der aufgezeichneten Messwerte für eine Datenweiterverarbeitung überhaupt relevant sind“, meint Krüger. Er zeigt sich allerdings überzeugt, die technischen Herausforderungen bis zu einem noch in diesem Jahr stattfindenden Testversuch an einer Brückenkonstruktion in den Griff zu bekommen.

Laut Krüger gelte es nun, die Industrie, vor allem aber die Bauherren im Bauwesen von der neuen Technologie zu überzeugen. Neben dem sicherheitstechnischen Aspekt spreche aber in erster Linie die Wirtschaftlichkeit eines drahtlosen Sensorensystems für sich. „Mit den genauen, ständig aktualisierten Messdaten kann so viel zielgerichteter entschieden werden, wann welche Instandsetzungsmaßnahmen für Bauwerke fällig werden“, so Krüger.