Bruer utsettes for mange påkjenninger: tungtrafikk, skiftende vær og generell slitasje. Endret bruk, for eksempel økt turisttrafikk eller tungtransport fra havbruk, kan dramatisk endre forutsetningene for bruen som opprinnelig var dimensjonert for langt lavere belastning.

Små svakheter, usynlige for det menneskelige øyet, kan over tid utvikle seg til å bli en stor risiko. Sanntidsovervåkning gjør det mulig å kontinuerlig følge med på bruens helsetilstand. Når sensordata sammenlignes med en definert normaltilstand, kan svekkelsene oppdages langt tidligere.

– Jeg er 100 prosent sikker på at hadde man instrumentert og overvåket for eksempel Tretten bru, hadde man unngått brukollapsen, sier Lars Krangnes, leder for teknologi og utvikling i Cautus Geo AS som utvikler og drifter målesystemer.

Kunstig intelligens som beslutningsstøtte

Kunstig intelligens (KI) og maskinlæring er nyttige hjelpemiddel, men ingen mirakelløsning.

KI egner seg godt til å håndtere de store datamengdene fra overvåkningssystemene, oppdage avvikende mønstre, og skille miljøeffekter (for eksempel vibrasjoner fra vind) fra strukturelle forhold. Slik kan KI varsle når bruen nærmer seg en kritisk tilstand. Men alvorlige hendelser som kollapsen av Tretten bru, er sjeldne. Det finnes dermed lite treningsdata for KI på dette. Derfor kan man ikke blindt stole på KI.

– Den mest effektive tilnærmingen er å kombinere KI med fysiske modeller av bruer. Da får man tidlige varsler og et bedre beslutningsgrunnlag, sier Kristoffer Meyer Tangrand, seniorforsker ved forskningsinstituttet NORCE.

Ifølge Krangnes kan begeistringen for KI fort føre til en for omfattende og ambisiøs overvåkning som overstiger den enkelte bru sin behov. Han mener at bruforvalternes verktøykasse allerede er stor nok til at man kan få vite nok om bruers tilstand uten å måtte ty til KI.

– Det er mange fornuftige nivå mellom det å gå rundt med en tommestokk, og det å ha en bru som overvåkes av kunstig intelligens, poengterer Krangnes.

Tangrand på sin side mener at de teknologiske verktøyene skal veilede og spisse inspeksjonene, ikke erstatte dem.

– De mest effektive programmene starter i det små med å overvåke de mest kritiske delene av en bru, og bygge ut når nytten er dokumentert, er seniorforskeren sitt råd.

Bredt spekter av sensorer

Bruer kan overvåkes med tøyningsmålere som registrerer belastning, akselerometre som fanger opp vibrasjoner, og inklinometre som avdekker saktegående deformasjoner. Fiberoptiske kabler, radar, akustiske sensorer og satellittbaserte posisjoneringssystem, er andre eksempler.

Hva som er rett sensor avhenger av den enkelte bros form, materiale og tilstand. Samtidig må faktorene som påvirker bruen, som klima, trafikk og andre belastninger, også overvåkes.

Måledata kobles sammen og mates inn i et felles system for å gi et helhetlig sanntidsbilde av bruens tilstand.

Digital tvillingbru viser mulig fremtid

En digital tvilling kan med hjelp av maskinlæring, simulere hvordan bruen eldes under ulike scenarier. Når tvillingen kontinuerlig oppdateres med sanntidsdata, kan den vise hvordan korrosjon, generell utmattelse, eller økt trafikkbelastning, vil påvirke bruens tilstand og levetid.

– Dette gir ikke sikre spådommer, men hjelper forvalterne i å planlegge effektivt vedlikehold og prioritering av ressursene, sier Tangrand.

Flere barrierer

En utfordring for de KI-baserte løsningene, er at de mangler gode læringsdata over tid.

– Den største utfordringen er at det benyttes ekstremt lite sensorikk og målinger for overvåkning av helsetilstanden på konstruksjonene. Det å snakke om ambisiøse KI-baserte overvåkningssystem er for de aller fleste av Norges brueiere som et forsøk på 400 meter hekk i OL før man har lært å gå, sier Krangnes som mener man først må starte med datainnsamling.

Tangrand ser på det å skille reell skade fra ufarlige vibrasjoner forårsaket av vær eller vind, som den største tekniske utfordringen. Også her vil mer datainnsamling, som KI kan trenes opp med, være viktig.

Dessuten spiller økonomi en rolle i om flere bruer instrumenteres eller ei.

– Installasjon og drift er kostbart. Gevinstene kommer ikke alltid umiddelbart, sier Tangrand, som legger til at broforvaltere trenger økt kompetanse i å tolke og integrere dataene i inspeksjonsrutinene.