Міст може здаватися надійним, але насправді він може триматися на останній «соломинці». Смартфони дозволять знати поточний стан мосту. У цьому допоможуть дані з їхніх акселерометрів та спеціальне програмне забезпечення.
Нове дослідження з Массачусетського технологічного інституту показує, що мобільні телефони, розміщені в транспортних засобах, можуть збирати корисні дані про структурну цілісність мосту під час проїзду ним. Таким чином, вони можуть стати менш дорогою альтернативою наборам датчиків, прикріплених до самих мостів.
«Основний висновок полягає в тому, що інформацію про структурне здоров’я мостів можна отримати з даних акселерометра, зібраних смартфоном», — каже Карло Ратті, директор MIT Sensable City Laboratory і співавтор нової статті, в якій узагальнюються результати дослідження.
Дослідження проводилися, зокрема, на самому мосту Золоті Ворота. Воно показало, що мобільні пристрої можуть фіксувати ту саму інформацію про вібрацію мосту, яку збирають стаціонарні датчики. Дослідники також підрахували, що залежно від віку дорожнього мосту моніторинг за допомогою мобільних пристроїв може збільшити термін служби конструкції від 15 до 30 відсотків.
«Ці результати свідчать про те, що масивні та недорогі набори даних, зібрані смартфонами, можуть відігравати важливу роль у моніторингу стану існуючої транспортної інфраструктури», — пишуть автори у своїй новій статті.
Дослідження «Crowdsourcing Bridge Vital Signs with Smartphone Vehicle Trips» публікується в Nature Communications Engineering.
Мости природно вібрують, і для вивчення основних «модальних частот» цих вібрацій у багатьох напрямках інженери зазвичай розміщують датчики, такі як акселерометри, на самих мостах. Зміни в модальних частотах з часом можуть вказувати на зміни в структурній цілісності моста.
Щоб провести дослідження, дослідники розробили додаток для мобільних телефонів на базі Android для збору даних акселерометра, коли пристрої були розміщені в транспортних засобах, що проїжджають по мосту. Потім вони могли побачити, наскільки ці дані збігаються з даними, записаними датчиками на самих мостах, щоб перевірити, чи працює метод мобільного телефону.
У випадку з мостом Золоті Ворота дослідники проїхали мостом 102 рази з увімкненими пристроями, а також команда використала 72 поїздки водіїв Uber з активованими телефонами. Потім команда порівняла отримані дані з даними від 240 датчиків, які були розміщені на мосту Золоті Ворота протягом трьох місяців.
Результатом стало те, що дані з телефонів збігалися з даними з датчиків мосту. Для 10 конкретних типів низькочастотних коливань, які інженери вимірюють на мосту, було виявлено близьку відповідність, а в п’яти випадках не було жодної розбіжності між методами.
Дослідники також перевірили, наскільки ефективним буде їхній метод не лише для підвісного мосту. а й для мосту з бетонними прольотами.
Для цього вони вивчили міст у Чампіно, Італія, порівнявши 280 поїздок автомобіля через міст із шістьма датчиками, які були розміщені на мосту протягом семи місяців. Тут дослідників також надихнули результати, хоча вони виявили до 2,3 відсотка розбіжності між методами для певних модальних частот протягом усіх 280 поїздок і 5,5 відсотка розбіжності. Більший обсяг поїздок міг би дати більше корисних даних.
Як визнає Ратті, є способи вдосконалити та розширити дослідження, включаючи врахування впливу кріплення смартфона в транспортному засобі, впливу типу автомобіля на дані тощо.
«У нас ще є над чим працювати, але ми віримо, що наш підхід можна легко розширити — аж до рівня всієї країни, — каже Ратті. – Вона може не досягти тієї точності, яку можна отримати за допомогою фіксованих датчиків, встановлених на мосту, але вона може стати дуже цікавою системою раннього попередження. Невеликі аномалії можуть підказати, коли проводити подальший аналіз».
