Detektion von Steinschlag mittels Körperschall an Steinschlag-Netzen

Flexible Steinschlagbarrieren (Steinschlagnetze) stellen eine wirksame Maßnahme dar, um die Gefährdung durch herabstürzende Felsbrocken zu mindern und werden daher weltweit angewendet, um Infrastruktur wie Straße und Schiene, sowie Siedlungsgebiete zu schützen. Die Überwachung dieser Schutzstrukturen ist unerlässlich, um ihre Funktionsfähigkeit zu gewährleisten und notwendige Wartungsarbeiten zeitgerecht durchzuführen. Zur Überwachung der Steinschlagnetze werden zusehends automatische Systeme eingesetzt. Die meist verbreiten System zum Monitoren von Netzen basieren auf mehrere Beschleunigungssensoren, die an den Netzen oder Stützen angebracht werden. Hierfür werden jedoch mehrere Sensoren pro Netz benötigt, wobei bei Netzlängen von bis zu 100 m mindestens 4 bis 6 Sensoren nötig sind. Erste Untersuchungen zeigten, dass Steinschläge in Netze ein charakteristisches akustisches Signal in den über die gesamte Netzlänge verlaufenden Abspannseilen induzieren. Diese Körperschall-Signale wurden bisher noch nicht untersucht, können aber für die Detektion von Steinschlägen an Netzen herangezogen werden. Dieses Projekt zielt daher darauf ab, ein neuartiges Detektionssystem zu entwickeln, welches zuverlässig Steinschläge mittels akustischen Sensoren über Körperschall an den Seilen von Steinschlagnetzen detektiert. Das System kann eine Detektion von Steinschlägen mit nur einer Monitoring-Station pro Netz ermöglichen, wodurch eine kostengünstige, einfach zu installierende Alternative zu aktuell verfügbaren Monitoring-Systemen geboten wird. Der geplante Aufbau einer Station umfasst ein Kontaktmikrophon, welches am abgespannten Seil befestigt wird, ein Mikrokontroller zur Datenauswertung und ein Kommunikationsmodul. Im Rahmen des Projektes soll untersucht werden, welche Signale bei unterschiedlichen Größenordnungen von Steinschlägen zu erwarten sind und mit welchen Störsignalen gerechnet werden muss. Es sollen die optimalen Hardware-Komponenten ermittelt werden, welche die Anforderungen, wie schwere Zugänglichkeit der Sensor Standorte, raue alpine Umgebung, etc. am besten erfüllen. Im Rahmen des Projekts wird dann ein Detektionsalgorithmus ermittelt, welcher Steinschläge zuverlässig erkennt, geringe Fehlerraten aufweist und auf einem Ressourcen-limitierten System wie einen Mikrokontroller ausgeführt werden kann. Weiters soll eine Methode entwickelt werden, welche mittels zweier Messpunkte jeweils am Ende des Seils des Steinschlagnetzes durch Analyse der Signallaufzeiten eine Abschätzung des Orts des Einschlags ermöglichen soll. Ebenfalls soll untersucht werden, ob eine erste Abschätzung der Größenordnung des Impacts durch die Amplitude des Signals möglich ist.