Studija MIT-a pokazuje da mobilni telefoni smešteni u vozila, opremljeni posebnim softverom, mogu da prikupljaju korisne podatke o integritetu strukture dok prelaze mostove. Na taj način bi mogli da postanu jeftinija alternativa setovima senzora pričvršćenih na same mostove.
Golden gejt (Foto: Pixabay)
Carlo Ratti, direktor MIT Sensable City laboratorije i koautor novog rada koji rezimira nalaze studije, navodi da je osnovni nalaz istraživanja da se informacije o strukturnom zdravlju mostova mogu izvući iz podataka akcelerometara prikupljenih pametnim telefonom.
Istraživanje je sprovedeno delom i na mostu Golden Gate i zaključeno je da mobilni uređaji mogu prikupiti iste vrsta informacija o vibracijama mosta koje sakupljaju stacionarni senzori. Istraživači procenjuju da bi, u zavisnosti od starosti drumskog mosta, praćenje putem mobilnih uređaja moglo da doda 15 do 30 procenata više godina životnom veku konstrukcije.
Oglas
Autori istraživanja ističu da ovi rezultati sugerišu da bi masivni i jeftini skupovi podataka prikupljeni pametnim telefonima mogli da igraju važnu ulogu u praćenju zdravlja postojeće transportne infrastrukture.
Studija "Crowdsourcing Bridge Vital Signs with Smartphone Vehicle Trips" objavljena je u časopisu Nature Communications Engineering.
Autori su Thomas J. Matarazzo, docent civilnog i mašinskog inženjerstva na Vojnoj akademiji Sjedinjenih Država u Vest Pointu; Daniel Kondor, postdoktor na Complexity Science Hub u Beču; Sebastiano Milardo, istraživač u laboratoriji Senseable City Lab; Soheil S. Eshkevari, viši naučnik u DiDi Labs i bivši član Senseable City Lab; Paolo Santi, glavni istraživač u laboratoriji Senseable City Lab i direktor istraživanja u Italijanskom nacionalnom savetu za istraživanje; Shamim N. Pakzad, profesor i predsedavajući Odseka za građevinarstvo i inženjerstvo zaštite životne sredine na Univerzitetu Lehigh; Markus J. Buehler, profesor inženjerstva Jerri McAfee i profesor građevinskog i ekološkog inženjerstva i mašinstva na MIT-u; i Ratti, koji je takođe profesor prakse na Odeljenju za urbanističke studije i planiranje MIT-a.
Mostovi prirodno vibriraju, a da bi proučavali suštinske modalne frekvencije tih vibracija u mnogim pravcima, inženjeri postavljaju senzore, kao što su akcelerometri, na same mostove. Promene modalnih frekvencija tokom vremena mogu ukazivati na promene u strukturnom integritetu mosta.
Da bi sproveli studiju, istraživači su razvili Android aplikaciju za mobilne telefone koja prikuplja podatke akcelerometra kada su uređaji postavljeni u vozila koja prolaze preko mosta. Tada su mogli da vide koliko se ti podaci poklapaju sa zapisom podataka od strane senzora na samim mostovima i provere da li metoda mobilnog telefona funkcioniše.
Santi kaže da su dizajnirali metodologiju za izdvajanje modalnih frekvencija vibracija iz podataka o buci prikupljenih na pametnim telefonima. Kako se snimaju podaci o višestrukim prelazima preko mosta, buka koju generiše motor, suspenzija, saobraćajne vibracije i asfalt, imaju tendenciju da se ponište, dok se pojavljuju osnovne dominantne frekvencije.
U slučaju mosta Golden Gate, istraživači su se vozili preko mosta 102 puta dok su njihovi uređaji uključeni, a tim je koristio i 72 putovanja vozača Ubera sa aktiviranim telefonima. Zatim su uporedili dobijene podatke sa podacima iz grupe od 240 senzora koji su bili postavljeni na mostu Golden Gejt tri meseca.
Ishod je bio da su se podaci sa telefona konvergirali sa podacima sa senzora mosta. Za 10 određenih tipova niskofrekventnih vibracija koje su inženjeri izmerili na mostu, bilo je blisko podudaranje, a u pet slučajeva uopšte nije bilo neslaganja između metoda.
Santi ističe da su uspeli da pokažu da mnoge od ovih frekvencija tačno odgovaraju istaknutim modalnim frekvencijama mosta.
Međutim, samo 1 procenat svih mostova u SAD su viseći mostovi. Oko 41 odsto su mnogo manji betonski mostovi. Istraživači su takođe ispitali koliko će njihova metoda biti dobra u tom okruženju.
Zato su proučavali most u Čampinu u Italiji, upoređujući 280 putovanja vozilom preko mosta sa šest senzora koji su bili postavljeni na most sedam meseci. Ovde su istraživači takođe bili ohrabreni nalazima, iako su otkrili do 2,3 odsto razlike između metoda za određene modalne frekvencije tokom svih 280 putovanja, i 5,5 odsto divergencije u manjem uzorku. To sugeriše da bi veći obim putovanja mogao dati više korisnih podataka.
Posmatrajući metodu u celini, Buehler primećuje da se vibracioni potpisi pojavljuju kao moćno sredstvo za procenu svojstava velikih i složenih sistema, u rasponu od virusnih svojstava patogena do strukturnog integriteta mostova kao što je prikazano u ovoj studiji. To je univerzalni signal koji se nalazi široko u prirodnom i izgrađenom okruženju i koji tek sada počinje da se istražuje kao dijagnostički i generativni alat u inženjeringu.
Kao što Ratti priznaje, postoje načini da se precizira i proširi istraživanje, uključujući uzimanje u obzir efekata postavljanja pametnog telefona u vozilo, uticaja tipa vozila na podatke i još mnogo toga.
On zato smatra da imaju još posla, ali veruje da bi se ovaj pristup mogao lako proširiti – sve do nivoa cele zemlje. Dodaje da možda neće dostići tačnost koja se može postići korišćenjem fiksnih senzora instaliranih na mostu, ali bi ovo mogao postati veoma interesantan sistem ranog upozorenja. Male anomalije bi tada mogle da sugerišu kada treba izvršiti dalje analize.
