Jak wykorzystać smartfony kierowców do monitorowania stanu technicznego mostów?

3 listopada w magazynie „Communications Engineering” opublikowany został artykuł, którego autorzy dowiedli, że aplikacje zbierające dane z telefonów komórkowych kierowców i przechodniów mogą informować inżynierów, że most wymaga naprawy.

Zaledwie kilka dni wcześniej, 30 października, w indyjskim mieście Morbi zarwała się wisząca kładka dla pieszych. W wyniku katastrofy zginęło przynajmniej 135 osób, a 180 zostało rannych. Z kolei 29 stycznia tego roku, wskutek pęknięcia przęsła, zawalił się most w Pittsburghu w Stanach Zjednoczonych i do wąwozu spadł przewożący ludzi autobus. Na szczęście tam nikt nie zginął. Proponowane przez autorów opracowania rozwiązanie mogłoby takim wypadkom zapobiec.

- To da się zastosować naprawdę do każdego rodzaju mostu - mówi „Science News” inżynier Thomas Matarazzo z amerykańskiej Akademii Wojskowej w West Point w Nowym Jorku. - Wszystko, czego potrzeba, to umieszczenie tam smartfona, w samochodzie, kieszeni pieszego lub kierowcy skutera i jakiś sposób na jego monitorowanie - tłumaczy autor badania.

Awarie mostów, jak przekonuje Thomas Matarazzo, zazwyczaj spowodowane są nieznajomością ich aktualnego stanu technicznego. - Jedynym sposobem na zmniejszenie tej niepewności jest jego częstsze kontrolowanie - podkreśla inżynier.

Dane z telefonów komórkowych mogą być doskonałym i prawdopodobnie jedynym możliwym sposobem na uzyskanie dużej ilości danych o mostach na całym świecie. W samych tylko Stanach Zjednoczonych jest ponad 600 tysięcy mostów. Specjalistyczne czujniki, które wykrywają osłabienie konstrukcji, są drogie, dlatego większość mostów jest sprawdzana wyłącznie poprzez oględziny i to zwykle co dwa lata.

Bieżące monitorowanie stanu konstrukcji mostów za pomocą prostych aplikacji na telefony komórkowe może sprawić, że ich konserwacja będzie bardziej wydajna, a monitoring znacznie tańszy niż przy użyciu specjalistycznych czujników. W dodatku lepsza opieka techniczna wydłużyłaby żywotność mostów o kilka lat. Według szacunków Thomasa Matarazzo i jego kolegów, nowoczesne mosty dzięki takiemu monitoringowi mogłyby służyć prawie o 15 lat dłużej.

Aby sprawdzić, na ile wiarygodnie telefony komórkowe mogą monitorować kondycję mostu, Thomas Matarazzo przejechał 102 razy z telefonami komórkowymi w samochodzie przez słynny wiszący most Golden Gate w San Francisco. Zespół badawczy zebrał też dane z 72 przejazdów przez ten most od kierowców Ubera.

Z kolei aby przekonać się, czy to rozwiązanie sprawdzi się na typowym betonowym moście, jakich jest najwięcej, naukowcy zorganizowali akcję rejestracji danych od kierowców przejeżdżających przez prawie 30-metrowy betonowy most w Ciampino we Włoszech. Uzyskano w ten sposób dane z 280 przejazdów.

W przypadku obu mostów drgania konstrukcji wykryte przez czujniki telefonów komórkowych odbiegały zaledwie o kilka procent od wartości zarejestrowanych przez specjalistyczne sensory zamontowane na mostach.

W dodatku, jak twierdzi Thomas Matarazzo, jedno przejście lub przejazd z telefonem komórkowym pozwala zebrać tyle danych o moście, co setka lub więcej stacjonarnych czujników. Dzieje się tak, ponieważ telefony mogą zbierać dane nieprzerwanie przez cały czas poruszania się po moście, a nie tylko w określonych punktach.

Gdyby naukowcom udało się zachęcić do współpracy firmy transportowe, rządowych operatorów pojazdów lub społeczeństwo, mogliby zebrać o wiele więcej danych, co przełożyłoby się na znacznie precyzyjniejsze pomiary. Ponieważ większość telefonów jest już wyposażona w akcelerometry i GPS, informacje można by zbierać w zasadzie za darmo.

- Telefony komórkowe mogą pomóc w monitorowaniu mostów, na których nie ma zainstalowanych czujników - mówi Huili Wang, inżynier budownictwa lądowego na Politechnice Dalian w Chinach, który nie uczestniczył w badaniu. Ma jednak wątpliwości co do dokładności, jaką mogą zapewnić smartfony. - Mimo wszystko jest to dobre podejście, które pozwala przynajmniej na przybliżone oszacowanie, bez konieczności instalowania większej liczby czujników - dodaje.

Thomas Matarazzo przyznaje, że dane z telefonów prawdopodobnie nie zastąpią całkowicie specjalistycznych czujników do monitorowania mostów, ale pod pewnymi względami mają nad nimi sporą przewagę. - Atutem telefonów jest wygoda i skala. To system mobilnych sensorów, który już istnieje - podkreśla Thomas Matarazzo i dodaje, że idealnie byłoby, gdyby tak kluczowe elementy infrastruktury, jak mosty, były monitorowane co kilka dni lub tygodni, a nie co dwa lata. - Ta technologia nam to umożliwia - zapewnia.

PAP/aś