Μεγάλο μέρος του ελληνικού οδικού δικτύου στηρίζεται σε κατασκευές που χτίστηκαν πριν από δεκαετίες και σήμερα εξυπηρετούν πολύ μεγαλύτερο κυκλοφοριακό φόρτο από αυτόν που είχαν προβλέψει οι αρχικοί μελετητές τους. Η επιθεώρησή τους με ασφάλεια, ταχύτητα και χαμηλό κόστος αποτελεί μία από τις κρίσιμες προκλήσεις της σύγχρονης μηχανικής υποδομών. Στη ΝΑΜΑ Σύμβουλοι Μηχανικοί και Μελετητές, απαντάμε σε αυτή την πρόκληση συνδυάζοντας δύο τεχνολογίες που αλλάζουν τον κλάδο: το ψηφιακό δίδυμο και την τεχνητή νοημοσύνη.
Τι κάνει στην πράξη ένα ψηφιακό δίδυμο
Το ψηφιακό δίδυμο είναι ένα ζωντανό εικονικό μοντέλο μιας φυσικής κατασκευής. Λαμβάνει δεδομένα του πραγματικού κόσμου από τη γέφυρα και τα αξιοποιεί για να εκτελεί προσομοιώσεις και προβλέψεις, επιτρέποντας στους μηχανικούς μας να κατανοήσουν πώς συμπεριφέρεται η κατασκευή υπό συγκεκριμένες, πραγματικές συνθήκες. Καθώς μια μεγάλη γέφυρα είναι υπερβολικά περίπλοκη για να αξιολογηθεί αξιόπιστα μόνο με παραδοσιακές μεθόδους, το ψηφιακό δίδυμο μας επιτρέπει να εκτελούμε σενάρια «τι-εάν» σε εικονικό μοντέλο και να προσδιορίζουμε την τρέχουσα και μελλοντική κατάσταση της κατασκευής εύκολα, με ακρίβεια και οικονομικά.
Μεταφέροντας το πεδίο μέσα στο μοντέλο
Η ποιότητα ενός ψηφιακού δίδυμου εξαρτάται από τα δεδομένα που το τροφοδοτούν, και εδώ είναι που η τεχνολογία πεδίου κάνει τη διαφορά. Τα drone συλλέγουν εικόνες, βίντεο και μετρήσεις υψηλής ανάλυσης από σημεία που οι επιθεωρητές δεν μπορούν να προσεγγίσουν με ασφάλεια: κάτω από το κατάστρωμα, κατά μήκος ψηλών βάθρων και πάνω από το νερό. Αισθητήρες IoT, ενσωματωμένοι σε κύρια δομικά στοιχεία, μεταδίδουν δεδομένα για την κατάσταση της γέφυρας σε πραγματικό χρόνο. Η τροφοδοσία αυτών των δεδομένων στο ψηφιακό δίδυμο μας επιτρέπει να εντοπίζουμε ρωγμές, διάβρωση, αποφλοιώσεις και φθορά, και να προσδιορίζουμε το μέγεθος και την ακριβή θέση τους πολύ πιο γρήγορα από τη χειροκίνητη ανάλυση εικόνων.
Πάνω σε αυτά, η τεχνητή νοημοσύνη και η μηχανική μάθηση μετατρέπουν τα ακατέργαστα δεδομένα σε γνώση, συγκρίνοντας τα τρέχοντα ευρήματα με ιστορικά αρχεία ώστε να ξεχωρίζουν ένα σταθερό χαρακτηριστικό από ένα που φθείρεται ενεργά.
Από την επιθεώρηση στην πρόβλεψη
Το πραγματικό πλεονέκτημα δεν είναι απλώς να βλέπουμε καθαρά το παρόν, αλλά να προβλέπουμε το μέλλον. Συνδυάζοντας ιστορικά και τρέχοντα δεδομένα, το ψηφιακό δίδυμο μπορεί να προβλέψει πώς θα συμπεριφερθεί μια γέφυρα με την πάροδο του χρόνου και να επισημάνει προβλήματα που απαιτούν επείγουσα ή προγραμματισμένη φροντίδα, πριν αυτά γίνουν κρίσιμα. Εξίσου σημαντικό, το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ανάλυσης μπορεί να γίνει από το γραφείο, μειώνοντας το κόστος και τον χρόνο και βελτιώνοντας παράλληλα την ασφάλεια των συνεργείων και των χρηστών της οδού, καθώς και την αξιοπιστία κάθε ευρήματος.
Το παράδειγμα της Υψηλής Γέφυρας Σερβίων
Εφαρμόζουμε αυτή τη μεθοδολογία σε μία από τις πιο απαιτητικές κατασκευές της Ελλάδας, την Υψηλή Γέφυρα Σερβίων πάνω από την τεχνητή λίμνη Πολυφύτου, κοντά στην Κοζάνη. Με μήκος 1.372 μέτρα είναι από τις μακρύτερες γέφυρες της χώρας, σχεδιασμένη από τον Riccardo Morandi και ολοκληρωμένη στα μέσα της δεκαετίας του 1970. Τα τελευταία χρόνια, ανησυχίες για την κατάσταση της κατασκευής της οδήγησαν στο κλείσιμό της και σε ένα μεγάλο πρόγραμμα δομικής αποκατάστασης, υπογραμμίζοντας ακριβώς γιατί έχει σημασία μια ταχύτερη και ασφαλέστερη επιθεώρηση.
Η περίπλοκη γεωμετρία των προβόλων της, τα ψηλά βάθρα και η θέση της πάνω από το νερό την καθιστούν ακριβώς το είδος της κατασκευής όπου η συμβατική επιθεώρηση είναι αργή και επικίνδυνη, και όπου η προσέγγιση του ψηφιακού δίδυμου προσφέρει τη μεγαλύτερη αξία.
Καινοτομία, σχεδιασμένη στην Ελλάδα
Συνδυάζοντας το ψηφιακό δίδυμο με την τεχνητή νοημοσύνη, τα drone και τους αισθητήρες IoT, η ΝΑΜΑ φέρνει ένα ταχύτερο, ασφαλέστερο και πιο οικονομικά αποδοτικό πρότυπο επιθεώρησης στις ελληνικές υποδομές. Πρόκειται για μια προσέγγιση που κάνει κάτι περισσότερο από το να καταγράφει την κατάσταση μιας γέφυρας σε μια δεδομένη στιγμή: μας βοηθά να σχεδιάζουμε τη συντήρηση που θα κρατήσει αυτά τα ορόσημα ασφαλή για τις επόμενες δεκαετίες.