• Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali nową metodę zbierania danych o stanie mostów
  • Stworzono aplikację na telefony z systemem Android, która pomaga zbierać informacje krytyczne o konstrukcjach
  • Może być to tani i skuteczny system do wczesnego wykrywania usterek

Badanie z udziałem naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w USA wykazało, że telefony komórkowe wyposażone w specjalne oprogramowanie mogą zbierać przydatne dane, gdy są umieszczone w pojazdach przejeżdżających przez mosty. W ten sposób mogą stać się tańszą alternatywą dla zestawów czujników przymocowanych do samych mostów, zasugerowali naukowcy.

Głównym odkryciem jest to, że informacje o stanie strukturalnym mostów można uzyskać z danych akcelerometru zebranych ze smartfonów – powiedział Carlo Ratti, dyrektor MIT Sensable City Laboratory i współautor nowego artykułu podsumowującego wyniki badania.

Aby przeprowadzić badanie, naukowcy opracowali aplikację na telefon komórkowy z systemem Android do zbierania danych z akcelerometru, gdy urządzenia były w pojazdach przejeżdżających przez most. Następnie mogli porównać jak dobrze zebrane dane pasują do informacji zapisanych przez czujniki zamontowane na samych mostach, aby zweryfikować, czy metoda badań przy pomocy telefonów komórkowych zadziała. Testy przeprowadzono częściowo na moście Golden Gate w San Francisco.

Mobilne telefony kontra stacjonarne czujniki

Badanie wykazało, że urządzenia mobilne mogą rejestrować ten sam rodzaj informacji o drganiach mostów, które gromadzą czujniki stacjonarne. Naukowcy szacują, że w zależności od wieku mostu drogowego monitorowanie za pomocą urządzeń mobilnych może wydłużyć żywotność konstrukcji o 15% do 30%.


Wyniki te sugerują, że ogromne i niedrogie zbiory danych gromadzone przez smartfony mogą odgrywać ważną rolę w monitorowaniu stanu istniejącej infrastruktury transportowej – piszą autorzy pomysłu w swoim artykule „Crowdsourcing Bridge Vital Signs with Smartphone Vehicle Trips” opublikowanym w Communications Engineering.

Dominujące częstotliwości opowiadają o stanie mostu

W naszej pracy zaprojektowaliśmy metodologię wyodrębniania częstotliwości drgań modalnych z hałaśliwych danych zebranych ze smartfonów – powiedział Paolo Santi, główny naukowiec w Senseable City Lab i dyrektor ds. badań we Włoskiej Krajowej Radzie ds. Badań Naukowych, jeden z autorów projektu. Gdy rejestrowane są dane z wielu przejazdów przez most, hałas generowany przez silnik, zawieszenie i drgania ruchu ulicznego, ma tendencję do zanikania, podczas gdy pojawiają się podstawowe częstotliwości dominujące – dodał.

Testy technologii na moście Golden Gate

W przypadku mostu Golden Gate naukowcy przejechali przez most 102 razy z włączonymi urządzeniami. Wykorzystano również 72 przejazdy kierowców Ubera z aktywowaną aplikacją w telefonach. Następnie porównano otrzymane dane z danymi zbieranymi przez 3 miesiące przez grupę 240 czujników umieszczonych statycznie na konstrukcji mostu.

W rezultacie informacje z telefonów były zbieżne z danymi z czujników - dla 10 poszczególnych typów drgań o niskiej częstotliwości, które inżynierowie mierzą na moście, było bliskie dopasowanie, a w pięciu przypadkach nie było żadnej rozbieżności między źródłami danych.

Drgania modalne kluczem do rozpoznawania zagrożeń

Podpisy wibracyjne stają się potężnym narzędziem do oceny właściwości dużych i złożonych systemów, od właściwości wirusowych patogenów po integralność strukturalną mostów, co pokazano w tym badaniu. Jest to uniwersalny sygnał powszechnie występujący w środowisku naturalnym i zabudowanym, który właśnie zaczynamy badać jako narzędzie diagnostyczne i generatywne w inżynierii – tłumaczył Markus J Buehler, profesor inżynierii Jerry'ego McAfee oraz profesor inżynierii lądowej i środowiskowej oraz inżynierii mechanicznej na MIT.


Naukowcy sprawdzili, czy ich metoda zda egzamin na innych typach mostów. Badali most w Ciampino we Włoszech, porównując dane z 280 przejazdów telefonów komórkowych przez most z informacjami z sześciu czujników umieszczonymi na moście, nadających przez siedem miesięcy. W tym przypadku porównanie również wyszło pozytywnie choć naukowcy zauważyli do 2,3% rozbieżności między metodami dla niektórych częstotliwości modalnych. 

Nasze wstępne wyniki sugerują, że tylko niewielka liczba podróży w ciągu kilku tygodni wystarczy, aby uzyskać przydatne informacje o częstotliwościach modalnych mostów – stwierdził włoski badacz z Senseable City Lab.

Nadal mamy wiele do zrobienia, ale wierzymy, że nasze podejście może stać się bardzo interesującym i ważnym systemem wczesnego ostrzegania. Małe anomalie mogą sugerować, konieczność przeprowadzenia dalszych analiz – podsumował Carlo Ratti.

Przeczytaj także: Nowy most kolejowy między Częstochową a Opolem. Krakowskie przęsła