blik op de toekomst

Artificial Intelligence voor veilige infrastructuur

4 februari 2019 • 3 min leestijd

Wanneer moet je onderhoud plegen aan een brug? Hoe lang blijft een dijk betrouwbaar? Artificial Intelligence (AI) kan de kwaliteit van controle over grote bouwwerken verhogen zonder dat de kosten aanzienlijk stijgen. TNO onderzoekt hoe je dat kunt aanpakken.

Meer weten?

Wil je verder praten over Artificial Intelligence en onze toepassingen? Neem dan contact op met Henk Miedema.

Neem contact op

Constructies in onze gebouwde omgeving verouderen en kunnen toe zijn aan een grondige onderhoudsbeurt of zelfs aan vervanging. Dat geldt bijvoorbeeld voor ons wegennet met bouwwerken zoals viaducten en bruggen, en voor waterbouwkundige werken. Van woonwijken die gefundeerd zijn met houten palen en industriële installaties wil je ook weten hoe ze ervoor staan.

Bedenk vervolgens dat de omstandigheden in de loop van de tijd zijn veranderd, onder andere vanwege de toegenomen verkeersdrukte. Het is duidelijk dat we dergelijke constructies voortdurend in het oog moeten houden en dat monitoring daarbij steeds belangrijker wordt. Daarnaast zijn er specifieke vragen, bijvoorbeeld over de gevolgen van de aardbevingen in Groningen.

Arbeidsintensief en ingewikkeld

De huidige aanpak van dat inspectiewerk is arbeidsintensief en ingewikkeld, onder andere omdat vroege signalen van achteruitgang van bouwwerken moeilijk te detecteren zijn. Er worden steeds meer meetgegevens gebruikt, zoals laserscans van asfalt, fotobeelden en sensoren op constructies. Dat maakt het mogelijk om moderne datatechnieken te gebruiken, die daaruit informatie halen die van belang is voor beheer, onderhoud en vervanging.

En daar, zeggen TNO’ers Henk Miedema en Willy Peelen, komt AI om de hoek kijken. Miedema is eindverantwoordelijk voor TNO’s fundamentele speurwerkprogramma op het gebied van de integriteit van constructies. Peelen is manager infrastructuur. Zij beschrijven vier typen toepassingsgebieden voor AI.

“AI kan veranderingen in de data detecteren en aangeven dat er reden is voor alertheid”

Wissels of sluizen

Het eerste type is het monitoren van afwijkingen in het basispatroon van het gebruik van bewegende constructies zoals wissels of sluizen. Gaan die bijvoorbeeld meer stroom verbruiken, dan kan dat een signaal zijn dat er iets aan de hand is. Peelen: “Het gaat om constructies die vaak bewegen en daardoor grote hoeveelheden data genereren. AI kan veranderingen daarin detecteren en aangeven dat er reden is voor alertheid.” Deze aanpak is relatief eenvoudig en bevindt zich al in de pilotfase bij enkele bedrijven en bij ProRail en Rijkswaterstaat.

Beeldanalyse voor scheurdetectie

Detectie van beelden van beschadigingen is het tweede toepassingsgebied. Miedema: “Een AI-systeem analyseert foto’s van een constructie en geeft aan of een streepje op de foto een echte scheur is of een oppervlakkige beschadiging. Is het een scheur, dan kan het systeem op grond van de kenmerken daarvan suggesties doen over de oorzaak, bijvoorbeeld overbelasting of bewegingen in de ondergrond.” TNO doet uitgebreid onderzoek naar deze AI-toepassing.

“Een AI-systeem analyseert foto’s van een constructie en geeft aan of een streepje op de foto een echte scheur is of een oppervlakkige beschadiging”

Intelligente brug

De derde toepassing is gebaseerd op het feit dat kleine veranderingen in een constructie iets kunnen zeggen over risico’s. Peelen: “Bijvoorbeeld vanwege verzakkingen of corrosie. We voorzien de constructie van sensoren die verschillende variabelen meten en grote hoeveelheden data doorgeven. Een AI-systeem analyseert en interpreteert de datastroom en waarschuwt als er onregelmatigheden optreden. Dat kan betekenen dat een brug inspectie nodig heeft of dat een dijk onstabieler wordt.”

Patronen in inspectiedata

Als vierde noemt Peelen het analyseren van bestaande gegevens over verouderingsprocessen van infrastructuur: “Er is veel historische informatie uit inspecties en we willen die koppelen aan degradaties die we in de loop van de tijd gaan zien. AI kan helpen nieuwe verbanden te ontdekken.”

Beter uitleggen hoe AI werkt

Miedema noemt nog een paar aandachtspunten: “De beslissingen waarover AI meedenkt, hebben soms grote gevolgen. We moeten goed kunnen uitleggen hoe de onzichtbare algoritmes van de AI-systemen tot hun aanbevelingen komen.”

“We moeten goed kunnen uitleggen hoe de onzichtbare algoritmes van de AI-systemen tot hun aanbevelingen komen”

Daarnaast zijn er soms erg weinig data om de AI-systemen te voeden, te trainen en te verbeteren: “Logisch, want een beheerder pakt degradatie van een bouwwerk natuurlijk tijdig aan. We gaan daarom geavanceerde methodes toepassen, die werken op basis van beperkte leersets over signalen van degradatie.”

Tenslotte wil TNO ook zwakke signalen over veranderingen in een constructie gaan oppikken om als input te gebruiken: “Bij een brug van honderd meter lengte kan een hele kleine afwijking al veelzeggend zijn.”

Honderden miljarden euro’s

Beide TNO’ers wijzen er op dat er al successen zijn geboekt, onder andere in de detectie van scheuren, maar dat er nog weinig concrete toepassingen zijn. Daarvoor, zeggen ze, is het te vroeg, het onderzoek is nog gaande. Peelen: “Maar we werken er hard aan. De gebouwde constructies in ons land zijn honderden miljarden euro’s waard. Die moeten veilig en inzetbaar blijven, zonder dat de kosten voor de inspecties hard omhoog gaan.”

innovatie

Slimme afvallogistiek halveert transportbewegingen

11 apr '19 - 2 min
In Amsterdam Zuidoost is de eerste stap naar volledig CO2-neutraal afvaltransport gezet. Onder leiding van TNO en de Hogeschool van Amsterdam slaagden SUEZ en Renewi... Lees meer
blik op de toekomst

Wereld maakt kennis met slimme mobiliteitssystemen

29 mrt '19 - 3 min
In de zomer van 2019 laat Nederland aan Europa zien hoe ver we zijn met het mogelijk maken van het rijden met geautomatiseerde voertuigen in de praktijk. Dat gebeurt... Lees meer
innovatie

Een snellere uitrol van flexibele displays dankzij SALDtech

27 mrt '19 - 2 min
Ja, er bestaan al telefoons met flexibele displays. Maar het kost momenteel wel veel tijd en geld om beeldschermen met de gewenste buigbaarheid te produceren. Ondertussen... Lees meer
innovatie

Zoek het zonnepaneel: energieopwekkende gevelplaten

22 mrt '19 - 3 min
Hoe kunnen we zonnepanelen visueel aantrekkelijk en flexibel toepasbaar maken, zodat architecten en andere ontwerpers ze op grote schaal gaan gebruiken? Die vraag... Lees meer
verhaal van de klant

"Met MPC maken we marketing software privacyvriendelijk"

22 mrt '19 - 3 min
Het Nederlandse bedrijf Flytxt ontwikkelt voor ruim honderd ondernemingen in vijftig landen softwareproducten voor marketing automatisering met machine learning... Lees meer

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.