تطبيقات

يمكن لتطبيق Smartphone تقييم السلامة الهيكلية للجسور باستخدام الاهتزازات الطبيعية ، وتظهر الدراسة


قد يكون هناك تطبيق للهواتف الذكية لمعرفة ما إذا كان جسر البوابة الذهبية في سان فرانسيسكو ، أو أي جسر آخر في هذا الشأن ، صامدًا بشكل جيد ، وفقًا لدراسة.

تُظهر الدراسة الجديدة أن الهواتف المحمولة الموضوعة في المركبات ، والمجهزة ببرامج خاصة ، يمكنها جمع بيانات السلامة الهيكلية المفيدة أثناء عبور الجسور. عند القيام بذلك ، يمكن أن تصبح بديلاً أقل تكلفة لمجموعات من أجهزة الاستشعار المتصلة بالجسور نفسها.

يقول كارلو راتي Carlo Ratti ، المؤلف المشارك للدراسة: “تتمثل النتيجة الأساسية في أنه يمكن استخراج المعلومات المتعلقة بالصحة الهيكلية للجسور من بيانات مقياس التسارع التي تم جمعها بواسطة الهاتف الذكي”.

تم إجراء البحث ، جزئيًا ، على جسر جولدن جيت نفسه. أظهرت الدراسة ، التي شارك فيها باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بالولايات المتحدة ، أن الأجهزة المحمولة يمكنها التقاط نفس النوع من المعلومات حول اهتزازات الجسر التي تجمعها أجهزة الاستشعار الثابتة.

يقدر الباحثون أيضًا أنه اعتمادًا على عمر جسر الطريق ، يمكن أن تضيف مراقبة الأجهزة المحمولة من 15 إلى 30 في المائة سنوات إضافية إلى عمر الهيكل.

“تشير هذه النتائج إلى أن مجموعات البيانات الضخمة وغير المكلفة التي تم جمعها بواسطة الهواتف الذكية يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في مراقبة صحة البنية التحتية للنقل الحالية” ، كما كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية الجديدة ، التي نُشرت في Nature Communications Engineering.

تهتز الجسور بشكل طبيعي ، ولدراسة “الترددات النموذجية” الأساسية لتلك الاهتزازات في اتجاهات عديدة ، يضع المهندسون عادةً أجهزة استشعار ، مثل مقاييس التسارع ، على الجسور نفسها.

قد تشير التغييرات في الترددات النمطية بمرور الوقت إلى تغييرات في السلامة الهيكلية للجسر.

لإجراء الدراسة ، طور الباحثون تطبيقًا للهاتف المحمول يعمل بنظام Android لجمع بيانات مقياس التسارع عند وضع الأجهزة في مركبات تمر فوق الجسر.

يمكنهم بعد ذلك معرفة مدى مطابقة هذه البيانات مع سجل البيانات بواسطة أجهزة الاستشعار الموجودة على الجسور نفسها ، لمعرفة ما إذا كانت طريقة الهاتف المحمول تعمل أم لا.

قال الباحث الرئيسي باولو سانتي: “في عملنا ، قمنا بتصميم منهجية لاستخراج ترددات اهتزاز نمطية من البيانات الصاخبة التي تم جمعها من الهواتف الذكية”.

“نظرًا لتسجيل البيانات من رحلات متعددة عبر جسر ، فإن الضوضاء الناتجة عن المحرك والتعليق والاهتزازات المرورية (و) الأسفلت ، تميل إلى الإلغاء ، بينما تظهر الترددات السائدة الأساسية.” وقالت الدراسة إنه في حالة جسر البوابة الذهبية ، قاد الباحثون الجسر 102 مرة مع تشغيل أجهزتهم ، واستخدم الفريق 72 رحلة لسائقي أوبر بهواتف مفعلة أيضًا.

ثم قارن الفريق البيانات الناتجة مع مجموعة من 240 مستشعرًا تم وضعها على جسر البوابة الذهبية لمدة ثلاثة أشهر.

وكانت النتيجة ، وفقًا للدراسة ، أن البيانات من الهواتف تتقارب مع تلك الواردة من مستشعرات الجسر ؛ بالنسبة لعشرة أنواع معينة من الاهتزازات منخفضة التردد يقيسها المهندسون على الجسر ، كان هناك تطابق وثيق ، وفي خمس حالات ، لم يكن هناك تباين بين الأساليب على الإطلاق.

يقول سانتي: “لقد تمكنا من إظهار أن العديد من هذه الترددات تتوافق بدقة شديدة مع الترددات النموذجية البارزة للجسر”.

ومع ذلك ، فإن واحد في المائة فقط من جميع الجسور في الولايات المتحدة هي جسور معلقة. حوالي 41 في المائة جسور خرسانية أصغر بكثير. لذلك ، قام الباحثون أيضًا بفحص مدى نجاح طريقتهم في هذا الإعداد.

للقيام بذلك ، قاموا بدراسة جسر في Ciampino ، إيطاليا ، وقارنوا 280 رحلة بالسيارة عبر الجسر بستة أجهزة استشعار تم وضعها على الجسر لمدة سبعة أشهر.

هنا أيضًا ، شجعت النتائج الباحثين ، على الرغم من أنهم وجدوا تباينًا يصل إلى 2.3٪ بين طرق ترددات معيَّنة معيَّنة على جميع الرحلات البالغ عددها 280 رحلة ، وتباعدًا بنسبة 5.5٪ على عينة أصغر. يشير ذلك إلى أن حجمًا أكبر من الرحلات يمكن أن يسفر عن بيانات أكثر فائدة.

يقول سانتي: “تشير نتائجنا الأولية إلى أن عددًا متواضعًا فقط من الرحلات على مدى بضعة أسابيع يكفي للحصول على معلومات مفيدة حول الترددات النموذجية للجسر”.

بالنظر إلى الطريقة ككل ، يلاحظ الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ماركوس بوهلر ، أن “التواقيع الاهتزازية تظهر كأداة قوية لتقييم خصائص الأنظمة الكبيرة والمعقدة ، بدءًا من الخصائص الفيروسية لمسببات الأمراض إلى السلامة الهيكلية للجسور كما هو موضح في هذه الدراسة ، “قال بويلر.

قال بويلر: “إنها إشارة عالمية موجودة على نطاق واسع في البيئة الطبيعية والمبنية ، وقد بدأنا للتو في استكشافها كأداة تشخيصية وتوليدية في الهندسة”.

كما يقر Ratti ، هناك طرق لتحسين وتوسيع البحث ، بما في ذلك حساب تأثيرات الهاتف الذكي المتصاعد في السيارة ، وتأثير نوع السيارة على البيانات ، والمزيد.

وقال راتي: “لا يزال لدينا عمل يجب القيام به ، لكننا نعتقد أنه يمكن توسيع نطاق نهجنا بسهولة – وصولاً إلى مستوى بلد بأكمله”.

قال راتي: “قد لا يصل الأمر إلى الدقة التي يمكن للمرء الحصول عليها باستخدام أجهزة استشعار مثبتة على الجسر ، ولكن يمكن أن يصبح نظام إنذار مبكر مثيرًا للاهتمام للغاية. يمكن أن تشير الحالات الشاذة الصغيرة بعد ذلك إلى وقت إجراء مزيد من التحليلات”.


قد يتم إنشاء روابط الشركات التابعة تلقائيًا – راجع بيان الأخلاقيات الخاص بنا للحصول على التفاصيل.

احصل على آخر المستجدات من معرض الإلكترونيات الاستهلاكية على Gadgets 360 ، في مركز CES 2023 الخاص بنا.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *