Мост может казаться надежным, но на самом деле он может держаться на последней «соломинке». Смартфоны позволят узнать текущее состояние моста. В этом помогут данные из их акселерометров и специальное программное обеспечение.
Новое исследование Массачусетского технологического института показывает, что мобильные телефоны, размещенные в транспортных средствах, могут собирать полезные данные о структурной целостности моста во время проезда им. Таким образом, они могут стать менее дорогостоящей альтернативой наборам датчиков, прикрепленных к самим мостам.
«Основное заключение заключается в том, что информацию о структурном здоровье мостов можно получить из данных акселерометра, собранных смартфоном», — говорит Карло Ратти, директор MIT Sensable City Laboratory и соавтор новой статьи, в которой обобщаются результаты исследования.
Исследования проводились, в частности, на самом мосту Золотые Ворота. Оно показало, что мобильные устройства могут фиксировать ту же информацию о вибрации моста, которую собирают стационарные датчики. Исследователи также подсчитали, что в зависимости от возраста дорожного моста, мониторинг с помощью мобильных устройств может увеличить срок службы конструкции от 15 до 30 процентов.
«Эти результаты свидетельствуют о том, что массивные и недорогие наборы данных, собранные смартфонами, могут играть важную роль в мониторинге состояния существующей транспортной инфраструктуры», — пишут авторы в своей новой статье.
Исследование «Crowdsourcing Bridge Vital Signs with Smartphone Vehicle Trips» публикуется в Nature Communications Engineering.Мосты естественно вибрируют, и для изучения основных «модальных частот» этих вибраций по многим направлениям инженеры обычно размещают датчики, такие как акселерометры, на самих мостах. Изменения в модальных частотах с течением времени могут указывать на изменения в структурной целостности моста.
Чтобы провести исследование, исследователи разработали приложение для мобильных телефонов на базе Android для сбора данных акселерометра, когда устройства были размещены в проезжающих по мосту транспортных средствах. Затем они могли увидеть, насколько эти данные совпадают с данными, записанными датчиками на самих мостах, чтобы проверить, работает ли метод мобильного телефона.
В случае с мостом Золотые Ворота исследователи проехали по мосту 102 раза с включенными устройствами, а также команда использовала 72 поездки водителей Uber с активированными телефонами. Затем команда сравнила полученные данные по данным от 240 датчиков, которые были размещены на мосту Золотые Ворота в течение трех месяцев.
Результатом стало то, что данные по телефонам совпадали с данными с датчиков моста. Для 10 конкретных типов низкочастотных колебаний, измеряемых инженерами на мосту, было выявлено близкое соответствие, а в пяти случаях не было никакого расхождения между методами.
Исследователи также проверили, насколько эффективен их метод не только для подвесного моста. но и для моста с бетонными пролетами.
Для этого они изучили мост в Чампино, Италия, сравнив 280 поездок автомобиля через мост с шестью датчиками, размещенными на мосту в течение семи месяцев.Здесь исследователей также вдохновили результаты, хотя они обнаружили до 2,3 процента расхождения между методами для определенных модальных частот на протяжении всех 280 поездок и 5,5 процента расхождения. Больший размер поездок мог бы дать больше нужных данных.
Как признает Ратти, есть способы усовершенствовать и расширить исследования, включая учет влияния крепления смартфона в транспортном средстве, влияния типа автомобиля на данные и т.д.
«У нас есть еще над чем работать, но мы верим, что наш подход можно легко расширить — вплоть до уровня всей страны, — говорит Ратти. – Она может не достичь той точности, которую можно получить с помощью фиксированных датчиков, установленных на мосту, но она может стать очень интересной системой раннего предупреждения. Небольшие аномалии могут подсказать, когда проводить дальнейший анализ».
