برنامه تلفن هوشمند می تواند یکپارچگی ساختاری پل ها را با استفاده از ارتعاشات طبیعی ارزیابی کند.


بر اساس یک مطالعه، ممکن است یک برنامه تلفن هوشمند وجود داشته باشد که بداند آیا پل گلدن گیت سانفرانسیسکو یا هر پل دیگری در این زمینه، خوب است.

مطالعه جدید نشان می دهد که تلفن های همراه قرار داده شده در وسایل نقلیه، مجهز به نرم افزار ویژه، می توانند داده های مفیدی از یکپارچگی ساختاری را هنگام عبور از پل ها جمع آوری کنند. با انجام این کار، آنها می‌توانند جایگزین ارزان‌تری برای مجموعه‌ای از حسگرهای متصل به پل‌ها شوند.

کارلو راتی، یکی از نویسندگان این مطالعه، می گوید: «یافته اصلی این است که اطلاعات مربوط به سلامت ساختاری پل ها را می توان از داده های شتاب سنج جمع آوری شده توسط گوشی های هوشمند استخراج کرد.

این تحقیق تا حدی در خود پل گلدن گیت انجام شد. این مطالعه که شامل محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) ایالات متحده بود، نشان داد که دستگاه‌های تلفن همراه می‌توانند همان اطلاعاتی را که حسگرهای ثابت جمع‌آوری می‌کنند در مورد ارتعاشات پل ثبت کنند.

محققان همچنین تخمین می‌زنند که بسته به سن پل جاده‌ای، نظارت بر دستگاه سیار می‌تواند از 15 تا 30 درصد سال‌های بیشتری به طول عمر این سازه اضافه کند.

نویسندگان در مقاله جدید خود که در Nature Communications Engineering منتشر شده است، می نویسند: «این نتایج نشان می دهد که مجموعه داده های عظیم و ارزان جمع آوری شده توسط گوشی های هوشمند می تواند نقش مهمی در نظارت بر سلامت زیرساخت های حمل و نقل موجود داشته باشد.

پل ها به طور طبیعی ارتعاش می کنند و برای مطالعه «فرکانس های مودال» ضروری آن ارتعاشات در جهات مختلف، مهندسان معمولاً حسگرهایی مانند شتاب سنج ها را روی پل ها قرار می دهند.

تغییرات در فرکانس های مدال در طول زمان ممکن است نشان دهنده تغییرات در یکپارچگی ساختاری پل باشد.

برای انجام این مطالعه، محققان یک برنامه تلفن همراه مبتنی بر اندروید را برای جمع‌آوری داده‌های شتاب‌سنج زمانی که دستگاه‌ها در خودروهایی که از روی پل عبور می‌کنند، ایجاد کردند.

سپس می‌توانستند ببینند که این داده‌ها چقدر با رکورد داده‌های سنسورهای روی پل‌ها مطابقت دارند تا ببینند آیا روش تلفن همراه کار می‌کند یا خیر.

پائولو سانتی، محقق ارشد این مطالعه گفت: «در کارمان، روشی برای استخراج فرکانس‌های ارتعاش مدال از داده‌های پر سر و صدا جمع‌آوری‌شده از گوشی‌های هوشمند طراحی کردیم.

زمانی که داده‌های سفرهای متعدد بر روی یک پل ثبت می‌شود، سر و صدای تولید شده توسط موتور، سیستم تعلیق و ارتعاشات ترافیکی، (و) آسفالت، تمایل به خنثی شدن دارند، در حالی که فرکانس‌های غالب اصلی ظاهر می‌شوند. در مورد پل گلدن گیت، محققان 102 بار با دستگاه های خود روی پل راندند و تیم از 72 سفر رانندگان اوبر با تلفن های فعال نیز استفاده کرد.

سپس این تیم داده‌های به‌دست‌آمده را با داده‌های یک گروه ۲۴۰ حسگر که به مدت سه ماه روی پل گلدن گیت قرار داده بودند، مقایسه کردند.

بر اساس این مطالعه، نتیجه این بود که داده‌های تلفن‌ها با حسگرهای پل همگرا شدند. برای 10 نوع خاص از ارتعاشات فرکانس پایین که مهندسان روی پل اندازه‌گیری می‌کنند، تطابق نزدیکی وجود داشت و در 5 مورد، اصلاً تفاوتی بین روش‌ها وجود نداشت.

سانتی می‌گوید: «ما توانستیم نشان دهیم که بسیاری از این فرکانس‌ها بسیار دقیق با فرکانس‌های مودال برجسته پل مطابقت دارند.

با این حال، تنها یک درصد از تمام پل ها در ایالات متحده پل های معلق هستند. حدود 41 درصد پل های بتنی بسیار کوچکتر هستند. بنابراین، محققان همچنین بررسی کردند که روش آنها در آن شرایط چقدر خوب عمل می کند.

برای انجام این کار، آنها پلی در Ciampino، ایتالیا را مورد مطالعه قرار دادند و 280 حرکت وسیله نقلیه بر روی پل را با شش حسگر مقایسه کردند که به مدت هفت ماه روی پل قرار گرفته بودند.

در اینجا نیز، محققان با این یافته‌ها تشویق شدند، اگرچه آنها تا 2.3 درصد واگرایی بین روش‌ها برای فرکانس‌های مودال خاص در تمام 280 سفر و 5.5 درصد واگرایی در یک نمونه کوچک‌تر پیدا کردند. این نشان می دهد که حجم بیشتری از سفرها می تواند داده های مفیدتری را به همراه داشته باشد.

سانتی می‌گوید: «نتایج اولیه ما نشان می‌دهد که تنها مقدار کمی سفر در طول چند هفته برای به دست آوردن اطلاعات مفید در مورد فرکانس‌های مدال پل کافی است.»

پروفسور MIT، مارکوس بوهلر، با نگاهی به این روش به طور کلی، اظهار داشت: «امضای ارتعاشی به عنوان ابزاری قدرتمند برای ارزیابی ویژگی‌های سیستم‌های بزرگ و پیچیده، از ویژگی‌های ویروسی پاتوژن‌ها تا یکپارچگی ساختاری پل‌ها، همانطور که در این مطالعه نشان داده شده است، در حال ظهور هستند. بولر گفت.

بولر گفت: “این یک سیگنال جهانی است که به طور گسترده در محیط طبیعی و ساخته شده یافت می شود و ما به تازگی شروع به کشف آن به عنوان یک ابزار تشخیصی و مولد در مهندسی کرده ایم.”

همانطور که راتی اذعان می‌کند، راه‌هایی برای اصلاح و گسترش تحقیقات وجود دارد، از جمله در نظر گرفتن تأثیرات پایه گوشی هوشمند در خودرو، تأثیر نوع وسیله نقلیه بر داده‌ها و موارد دیگر.

راتی گفت: “ما هنوز کار داریم، اما معتقدیم که رویکرد ما می تواند به راحتی افزایش یابد – تا سطح کل کشور.”

راتی گفت: “ممکن است با استفاده از حسگرهای ثابت نصب شده بر روی پل به دقتی نرسد، اما می تواند به یک سیستم هشدار اولیه بسیار جالب تبدیل شود. ناهنجاری های کوچک می توانند زمان انجام تجزیه و تحلیل های بیشتر را نشان دهند.”


پیوندهای وابسته ممکن است به طور خودکار ایجاد شوند – برای جزئیات بیشتر به بیانیه اخلاقی ما مراجعه کنید.



منبع