Digitale Aufzugsumfrage – Verbesserung der Modernisierungsstandortbefragungen

Dieses Papier wurde auf der Elevcon 2023 in Prag, Tschechische Republik, vorgestellt.
SCHLÜSSELWÖRTER: Modernisierung, Standortuntersuchung, 3D-Scannen

Abstract

Eine genaue Standortuntersuchung ist der erste Schritt zu einer erfolgreichen technischen Modernisierung. In der Vergangenheit wurden für Standortuntersuchungen Maßbänder sowie Stift und Papier verwendet. Dies hat sich in letzter Zeit durch den Einsatz von Lasermessungen und mobilen Geräten geändert, aber im Grunde ist der Prozess derselbe geblieben – nur die Medien haben sich geändert. Bei komplexen Projekten hat KONE damit begonnen, 3D-Scanning einzusetzen, um die Genauigkeit der Standortuntersuchung zu verbessern, Störungen für Kunden zu minimieren, die Sicherheit des Personals zu verbessern und die Gesamtproduktivität der Technik zu steigern.

1. Einleitung

Der Ausgangspunkt für die Planung einer Modernisierung besteht darin, die vorhandene installierte Ausrüstung vollständig zu verstehen, damit die Schnittstellen zwischen der installierten Ausrüstung und der neuen Ausrüstung korrekt konstruiert werden können. Traditionell wurde dies durch die Verwendung von Maßbändern und Maßstäben sowie durch die Aufzeichnung der Daten auf Papierformularen oder Normalpapier erreicht. Im Laufe der Jahre wurden Maßbänder durch Lasermaße ersetzt (Abbildung 1), und leere Formulare und Normalpapier wurden durch elektronische Mittel ersetzt, darunter Software wie PRONTOFORMS (Prontoforms) und XECOM Information Technologies Pvt. Ltd. SmartSiteSurvey (Smartsitesurvey) Tablet-Anwendungen, aber der Gesamtprozess hat sich von der Messung und Aufzeichnung der gemessenen Daten nicht geändert.

Die Digital Elevator Survey ist ein weiteres Tool in der KONE Site Survey-Toolbox, die den Elevator Performance Analyzer und die E-Site Survey umfasst, um bestehende Gebäude, ihre Aufzugsinstallation und die Art und Weise, wie die Aufzüge genutzt werden, zu messen und vollständig zu verstehen, um eine erfolgreiche Modernisierung sicherzustellen.

Der Elevator Performance Analyzer (Batey et al., 2016) ist ein 3D-Sensortool zur Messung der Nutzung von Personenaufzügen, der Anzahl der Passagiere, die einen Aufzug betreten und verlassen, und auf welchen Etagen. Dadurch wird ein gebäudespezifisches Verkehrsprofil erstellt, um die Simulation der aktuellen und zukünftigen Aufzugsleistung zu ermöglichen.

Die KONE E-Site Survey (Kontturi et al., 2012) ist ein Tool, das durch Messung des elektrischen Stroms und der Aufzugsbeschleunigungen die bewegten Massen in einem Aufzugssystem bestimmt, z. B.:

• Automasse
• CWT-Masse
• Seilmassen
• wandernde Kabelmassen

Bei regelmäßigen Formen, Quadraten und Rechtecken, ist das Messen der Standorte bestehender Geräte relativ einfach, aber sobald die Formen unregelmäßig oder kreisförmig werden, wird das Messen von Abständen deutlich schwieriger.

Manchmal sind mehrere Reisen des Vermessungsteams zu einem Standort erforderlich, da es fast unmöglich ist, alles im vorgegebenen Zeitrahmen zu messen, und es erst während der Entwurfsphase offensichtlich wird, dass einige Daten fehlen. Zu den Elementen, die übersehen werden können, gehören elektrische Leitungen, Beleuchtungskörper, Leitungen für Klimaanlagen usw.

2. Digitale Aufzugsumfrage – Grundlagen

Der erste Schritt bei der Vorbereitung einer Digital Elevator Survey besteht darin, den Umfang der Modernisierung zu verstehen und zu bestimmen, wofür die gescannten Daten verwendet werden sollen. Dadurch lässt sich Folgendes ermitteln:

2.1.1 Ausgabeformate:

• 3D-Netzmodell – ist ein Strukturaufbau, der aus Polygonen besteht, wobei jeder Punkt x-, y- und z-Koordinaten hat (Abbildung 2). Es kann zwar eine große Anzahl von Polygonen erfordern, um Netze zu erstellen, die dem Fotorealismus nahekommen, aufgrund ihrer Einfachheit sind sie jedoch schneller zu verarbeiten und die Dateigröße ist deutlich kleiner als die der jeweiligen Punktwolkendatei.
• Punktwolke – eine Punktwolke ist eine Reihe von Datenpunkten, die durch ein bestimmtes Koordinatensystem definiert werden, das durch 3D-Scannen erstellt wird und zur Definition der Form eines physischen Systems verwendet wird. Diese Dateien sind sehr groß, teilweise viele Gigabyte.
• BIM-Modell
• XR (Extended Reality) – dazu gehören AR (Augmented Reality), VR (Virtual Reality) und MR (Mixed Reality).
• Erforderliche Genauigkeit:
  • Abhängig vom Verwendungszweck und etwaigen zeitlichen Einschränkungen (Abbildung 3). Die Schwarzweiß-Photogrammetrie kann pro Scan einige Minuten schneller sein als die Farbphotogrammetrie.
  • Verwendung von Zielen – entweder mit Zielmarkierungen oder kugelförmigen Zielen, die Verwendung von Zielen ermöglicht es Ihnen, die Datenerfassungsaktivität zu erleichtern und das Endergebnis präzise und genau zu machen.

3D-Scannen kann sehr genaue Daten liefern, es gibt jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Umgebungen, in denen es verwendet werden kann:

• Wo es reflektierende und transparente Oberflächen gibt
• Aufzugsschächte und Türen aus Glas
• Spiegel und hochglanzpolierte Materialien (Abbildung 4)
• Bereiche mit hohen Vibrationspegeln
• Schlanke Gebäude bei hohen Windgeschwindigkeiten

Die falsche Vorstellung von Scannern besteht darin, dass ein Laserscanner ein Röntgenscanner sei. Es ist nicht; Es handelt sich jedoch um ein Sichtliniengerät, das nicht durch feste Objekte hindurchsehen kann. Es gibt zwar verschiedene Softwareprogramme, die durch die Kombination vieler Scans von unterschiedlichen Standorten eine röntgenartige Ansicht zu erstellen scheinen, diese zeigen jedoch immer noch nur die Außenseite Oberflächen von Bauwerken (Abbildung 5).

3. Genauigkeit

In den ersten Fällen, in denen wir nicht sicher waren, wie genau das 3D-Scannen sein würde, wählten wir Projekte aus, bei denen wir bereits eine herkömmliche Standortuntersuchung durchgeführt hatten oder bei denen wir die wichtigsten kritischen Elemente noch manuell vermessen würden. Bei der Analyse der manuellen Messungen und der Messung der Punktwolke mit Autodesk ReCap wurde Folgendes entdeckt:

• Dass die Messungen einzelner Elemente wie Maschinenträger alle innerhalb von 1 bis 2 mm voneinander lagen, aber beim Vergleich mit den Herstellerdaten für Träger lagen die ReCap-Messungen innerhalb von 0.5 bis 1.5 mm.
• Es wurde festgestellt, dass die ReCap-Messungen einzelner Gegenstände innerhalb eines Raums deutlich genauer sind als manuelle Messungen mit Maßbändern und Lasermessgeräten in den begrenzten Bereichen, wobei die Ausrüstung die direkte Punkt-zu-Punkt-Messung blockiert, was zu Ungenauigkeiten führt.

Messungen anhand gescannter Daten sind durchweg genauer als manuelle Messungen. 

4. Planung

Bestimmen Sie, wann gescannt werden soll:

• Sollte so früh wie möglich im Designprozess erfolgen.
• Geeigneter Zeitpunkt je nach Nutzung des Gebäudes – abends, am Wochenende usw.
• Holen Sie sich so viele der vorhandenen 2D-Zeichnungen wie möglich.
• Planen Sie die Position und Anzahl der Scans im Voraus, um die Effizienz vor Ort zu verbessern – aber denken Sie daran, dass Pläne nicht in Stein gemeißelt sind und je nach den tatsächlichen Bedingungen vor Ort geändert werden müssen.

Bringen Sie verschiedene Arten von Ausrüstung mit:

• Stativbasierter Scanner für genaue Scans
• Handscanner für Bereiche, in denen eine hohe Genauigkeit erforderlich ist und die Datenerfassung mit stativbasierten Scannern nicht möglich ist
• Handheld-SLAM-Scanner (Simultaneous Localization and Mapping) oder 360-Grad-Kameras zur Überprüfung der Logistikrouten der Ausrüstung, bei denen die Genauigkeit nicht so wichtig ist

5. Digitale Aufzugsstandortuntersuchung

Die Digital Elevator Site Survey ist eine Methode zur Verbesserung sowohl der Genauigkeit als auch der Sicherheit der Standortvermessung durch den Einsatz digitaler Methoden zur Aufzeichnung der bestehenden Installation, wie z. B. 3D-Scanning (Lidar) oder 3D-Photogrammetrie (Abbildungen 6 und 7). Bei KONE haben wir begonnen, 3D-Scannen bei Installationen mit ungewöhnlichen Gebäudekonstruktionen einzusetzen. Die Beispiele, die wir in diesem Artikel diskutieren, stammen von einem Aussichtsturm mit kreisförmiger Form und einem Schrägaufzug in einer U-Bahn-Anwendung. In beiden Fällen war eine herkömmliche Standortuntersuchung schwierig und anfällig für Ungenauigkeiten.

Verbesserte Sicherheit – Durch den Einsatz von 3D-Scannern müssen Vermesser nicht mehr nach Handläufen greifen oder sich darüber beugen, um Messungen durchzuführen. Außerdem können sich Scanner an Stellen befinden, die für Menschen nicht zugänglich sind – beispielsweise an der Unterseite eines Gegengewichts für Schrägaufzüge.

6. Beispielbeobachtungen eines Fernsehturms

Bei diesem Projekt wurde eine herkömmliche Standortuntersuchung durchgeführt, bevor das 3D-Scannen durchgeführt wurde. Der 3D-Scan zeigt, dass der Maschinenraum leicht unrund ist. Als die neuen Maschinen und Grundplatten über den Punktwolkenplan gelegt wurden, wurde ein leichter Konflikt zwischen der neuen Grundplatte am Aufzug oben links und der Wand festgestellt. Diese Unrundheit wurde bei der herkömmlichen Standortuntersuchung nicht festgestellt, da die Form des Maschinenraums und die Menge der Ausrüstung auf engstem Raum nicht genau gemessen werden konnten (da es keine einfach zu verwendenden Referenzpunkte gab), wie in Abbildung 8 dargestellt und 9.

7. Beispiel eines Schrägaufzugs in einer Metro

Der U-Bahn-Schrägaufzug ist ein äußerst komplexes Gerät. Eine vollständige Standortuntersuchung des Aufzugs, einschließlich der Stahlkonstruktion, würde einige Tage dauern und zu erheblichen Störungen für die Benutzer der U-Bahn-Station führen. Die digitale Aufzugsumfrage wurde an einem Nachmittag abgeschlossen, wodurch die Unterbrechung des Betriebs der U-Bahn-Stationen minimiert wurde.

Die digitale Aufzugsvermessung ermöglichte die Messung der Aufzugskomponenten und der Gebäudestruktur an viel mehr Punkten, als dies auf herkömmliche Weise möglich gewesen wäre (Abbildungen 10, 11 und 12). Da eine Seite der Struktur unregelmäßig war, war es möglich, die maximalen lichten Abmessungen der zu installierenden Geräte eindeutig zu bestimmen.

8. Andere Verwendungszwecke für digitale Aufzugsvermessungsdaten: Die beim Scannen gewonnenen Daten können auch für andere Zwecke als den technischen Bereich verwendet werden (Abbildung 13).

• Überprüfung des Installationsprozesses und Verbesserung standortspezifischer Methoden zur Minimierung von Risiken
• Standortspezifisches Virtual-Reality-Training
• Scannen nach BIM
• Virtual-Reality-Umfrage – ermöglicht Experten weltweit die Zusammenarbeit „vor Ort“ im virtuellen Raum, ohne reisen zu müssen.

9. Fazit

Durch die Umstellung von herkömmlichen Standortuntersuchungsmethoden auf digitale Methoden wird die Qualität und Sicherheit der Standortuntersuchung verbessert und somit die Technik und die letztendlich zu installierende modernisierte Lösung verbessert.

Die aktuelle Technologie und die Kosten des Scannens bedeuten, dass die Durchführung einer digitalen Aufzugsvermessung nicht für alle Fälle geeignet ist. Sie ist jedoch ideal für Fälle mit ungewöhnlicher Geometrie, bei denen die erforderliche Genauigkeit mit herkömmlichen Methoden nicht kosten- und zeiteffizient erreichbar ist. Da Scanner und andere digitale Aufzeichnungs- und Messgeräte jedoch billiger, genauer und benutzerfreundlicher werden, wird erwartet, dass diese Methoden in Zukunft zur normalen Methode für Standortvermessungen werden.

Die Vorteile einer digitalen Aufzugsvermessung sind:

• Alle physikalischen Eigenschaften werden erfasst, auch solche, die normalerweise nicht von Hand gemessen werden.
• Daten können von jedem genutzt werden: Es ist nicht nötig, die Skizzen und Notizen anderer zu interpretieren.
• Zum ersten Mal die richtige technische Lösung

Durch den Einsatz innovativer Tools und Lösungen kann man bestehende Aufzugsanlagen und deren Nutzung vollständig verstehen. Dies ermöglicht die Entwicklung der richtigen Modernisierungslösung, die Gebäudeeigentümern und -nutzern den größtmöglichen Nutzen bringt, indem sie gleich beim ersten Mal technisch einwandfreie Lösungen gewährleistet und Störungen des Gebäudebetriebs minimiert.

Darren Batey erhielt 1997 ein Associate Diploma mit Auszeichnung in Maschinenbau vom Sydney Institute of Technology, Australien. Er ist seit 1986 in der Aufzugsbranche tätig und seit 1998 bei KONE in verschiedenen Funktionen in den Bereichen Technik, Vertriebsunterstützung und Entwicklung beschäftigt. In dieser Zeit war er an vielen bedeutenden Projekten beteiligt – um nur einige zu nennen: Bloomberg London HQ, Jeddah Tower, Q1 Tower Gold Coast, Spinnaker Tower Portsmouth, Arcos Bosques Mexico City, Hyatt Centre Chicago und 88 Phillip Street Sydney.

Referenzen

Batey, D. & Kontturi, M. Verkehrsanalyse für zu modernisierende Hochhäuser. Elevator Technology 21–Proceedings of Elevcon 2016, 26-35.
Tyni, T., Kontturi, R. & Perälä, P. (2012). Elektrische Standortuntersuchung – auf der Suche nach Aufzugsparametern. Im International Congress on Vertical Transportation Technologies, Elevcon (Nr. 19).
ProntoForms (2023). Intuitive mobile Formulare für ein tief vernetztes Außendienstteam. Erhältlich bei prontoforms.com
SmartSiteSurvey (2023). SmartSiteSurvey-App für Unternehmen zur Aufzugsmodernisierung. Verfügbar unter xecomit.com/smart-site-survey