Kunstwerken sneller en beter in beeld

De komende decennia bereiken honderden kunstwerken in Nederland het einde van hun levensduur. Dit brengt niet alleen de nodige financiële en technische uitdagingen met zich mee, maar ook een enorm capaciteitsvraagstuk. Zeker omdat de kennis van kunstwerken de komende jaren schaarser wordt door vergrijzing. Straks moet er meer worden gedaan, met minder mensen. Dit vraagt om nieuwe methodes en technologieën om het werk beter, sneller en effectiever uit te kunnen voeren.

Vooral bij complexere constructies zoals spoorbruggen of grote verkeersbruggen is de inspectie van bruggen een intensieve en tijdrovende klus, die soms wel twee weken kan duren. Dit begint al bij de uitvoering van een inspectie. Zo heeft een inspecteur voor een volledige inspectie vaak hoogwerkers en pontons nodig om lastig bereikbare plekken in beeld te brengen. Dit brengt niet alleen veiligheidsrisico’s met zich mee, maar zorgt ook voor hinder van scheepvaart- en vrachtverkeer. Een repetitieve exercitie die veel tijd en capaciteit vraagt.

Automatische Schadebeeldherkenning maakt het mogelijk om inspecties beter, sneller en effectiever uit te voeren. De aanpak combineert eigenlijk drie technologieën in één. Allereerst wordt aan de hand van een drone, uitgerust met een hoge resolutiecamera, een constructie in beeld gebracht. Op basis van vaak vele duizenden beelden wordt een 3D-model van het kunstwerk ontwikkeld. Deze digital twin van het kunstwerk wordt in de cloud opgeslagen.

Vervolgens is het de beurt aan een algoritme, dat is getraind om op basis van beelden schades zoals roestvorming, degradatie en coatingproblemen te herkennen, in te meten en te analyseren. Het algoritme is ook in staat om gedetecteerde schades automatisch te vertalen naar het 3D-model. Op basis van alle schadedata kan een adviseur vervolgens een adviesrapport opstellen. Het 3D-model vormt vervolgens de digitale basis om de conditie van de brug op langere tijd te monitoren. Met dit inzicht kan de brug functioneel zo optimaal mogelijk in stand worden gehouden.

Deze aanpak levert meerdere voordelen op. Te beginnen bij het in beeld brengen van een civiel kunstwerk aan de hand van een drone. Met een drone-inspectie, kun je een brug inspecteren met aanzienlijk minder hinder voor en stremmingen van scheepvaart, wegverkeer of treinverkeer. Daarnaast kun je met een drone lastig bereikbare onderdelen in beeld brengen. Zonder dat inspecteurs op locatie risicovolle inspecties hoeven te doen met hoogwerkers of pontons. Kortom, je kunt sneller en veiliger inspecteren én je ziet meer. Dit verhoogt de kwaliteit van de inspectie. Binnen deze aanpak springt de inzet van algoritmes om inspectiebeelden te beoordelen het meest in het oog. Met een drone-inspectie wordt de totale constructie in beeld gebracht. Het algoritme is in staat alle beelden te analyseren en zelfs de kleinste schade te detecteren. Dit draagt niet alleen bij aan de nauwkeurigheid, maar heeft als bijkomend voordeel dat inspecteurs geen tijd meer hoeven te besteden aan het nalopen en bekijken van beelden. Ze zetten hun expertise nu in voor de interpretatie van data. 

Tot slot is er de vertaling van de inspectiebeelden naar een 3D-model van de brug. Deze digital twin vormt een uitstekende basis om de ontwikkeling - en degradatie - van een kunstwerk op de langere termijn te volgen. Zo is het algoritme er niet alleen op getraind om op basis van duizenden beelden automatisch schades te herkennen, maar ook om deze automatisch in te meten en te vertalen naar het 3D-model. Dit betekent dat je na meerdere inspecties voorspellingen kunt doen over de ontwikkeling van schades en de restlevensduur van een kunstwerk.

Ook interessant is de mogelijkheid dat derden – gebruikers van de brug – foto’s van schades digitaal kunnen aanleveren en uploaden. Deze kunnen door het algoritme worden beoordeeld en vertaald naar het model.

Dit inspectieconcept inmiddels ingezet voor ProRail. In 2021 is de boogconstructie van de Muiderspoorbrug (ruim veertig meter hoog) op deze manier succesvol geïnspecteerd. Met deze aanpak werd een zeer nauwkeurige weergave van de technische staat van de brug verkregen. De doorlooptijd van de drone-inspectie tot het eindrapport bedroeg twee weken: twee keer zo snel als een inspectietraject op de traditionele manier.

Ook andere beheerorganisaties zijn op zoek naar methodes om inspecties – ook op grotere schaal - sneller, beter én goedkoper uit te voeren. Op dit moment wordt voor twee gemeentes in het Westen van het land onderzocht of deze aanpak kan worden opgeschaald om het hele bruggenareaal (enkele honderden grote én kleine bruggen) in beeld te brengen, te vertalen naar een 3D-model en via het algoritme te laten beoordelen.

Overigens is deze aanpak op termijn ook interessant voor de buitenlandse markt. Zo kun je op locatie – waar dan ook ter wereld - een inspectie doen, de beelden in de cloud zetten, het algoritme aan het werk zetten en de resultaten op afstand laten beoordelen door een expert. Op deze manier kan deze expertise op het gebied van assetmanagement overal ter wereld worden ingezet.

Dankzij nieuwe technologieën staan we aan de vooravond van een omslag in dit werkveld. Een waarin verregaande automatisering helpt om inspecties sneller en verfijnder uit te voeren. Algoritmes nemen het tijdrovende en repetitieve werk over van inspecteurs en constructeurs. Die kunnen hun kennis inzetten voor het doen van onderhoudsadviezen. Daarnaast biedt deze oplossing een hogere kwaliteit aan inspectieresultaten. Tevens maakt het 3D-model het mogelijk om de conditie van een brug over langere tijd te volgen. De data kunnen worden ingezet om tot voorspellende modellen te komen.

Hiermee tackelt deze aanpak niet alleen het capaciteitsvraagstuk dat de vervangingsopgave met zich meebrengt. De methode resulteert ook in betere en gerichtere onderhoudsprogramma’s, meer constructieve veiligheid en zelfs een langere levensduur van kunstwerken. Tot slot zorgt deze nieuwe manier van inspecteren voor minder verkeershinder.

De aanpak draagt hiermee op verschillende manieren bij aan de oplossing voor de uitdagingen die de vervangingsopgave met zich meebrengt. En dit is nodig. Zeker in de wetenschap dat alleen al het hoofdwegennet in Nederland meer dan 3700 bruggen, viaducten en andere kunstwerken telt.