Detektor osuwania się ziemi

Detektor osuwania się ziemi

Tegoroczną nagrodę Loughborough University Enterprise Award zdobyło urządzenie zapewniające wczesne ostrzeganie przed osuwiskami ziemi.

Wynalazek opracowany przez naukowców z wydziału budownictwa wodnego i lądowego Loughborough wykorzystali działające w czasie rzeczywistym akustyczne czujniki, które umożliwiają nasłuchiwanie ruchów gleby.

W ramach finansowanego przez EPSRC i realizowanego we współpracy z Brytyjskim Instytutem Geologicznym projektu, naukowcy z Loughborough przeprowadzili w zeszłym roku serię zakończonych sukcesem testów czujnika i zdobyli nagrodę Enterprise Awards 2010.

Istniejące systemy monitorowania mierzą fizyczny ruch urządzeń umieszczonych w ziemi i sprawdzane w regularnych odstępach czasowych zapewniają pomiar zakresu i prędkości ruchu.

Urządzenie nazwane Assessment of Landslides using Acoustic Real-time Monitoring Systems (ALARMS), wykrywa fale o wysokiej częstotliwości generowane przez ruch gleby. Dzięki temu, że są one ciągle bezprzewodowo monitorowane, mogą posłużyć do obliczenia ruchu gleby w czasie rzeczywistym.

Prawdziwym wyzwaniem było odkrycie sposobu na wykrycie niewielkich fal wytwarzanych przez ruch gleby, stwierdził Neil Dixon, profesor inżynierii geotechnicznej na Loughborough, jedne z dwóch, obok Matthew Spriggsa, współtwórców ALARMS.

„Gdy skały pękają, wytwarzają dużo energii w postaci fal akustycznych.” – powiedział Dixon. „Jednakże większość osuwisk dotyczy ziemi, a ruchy w glebie wytwarzają fale o niewielkiej energii, które w dodatku szybko ją tracą.” – dodał Dixon.

ALARMS wykorzystuje falowód do wyprowadzenia sygnału z ziemi. Falowód w postaci stalowej rury umieszczony jest w otworze wywierconym w ziemi, wypełnionym piaskiem albo żwirem, które generują poruszając się więcej energii.

Urządzenie wykrywa fale o częstotliwości od 20 do 30 kiloherców, gdyż niższe częstotliwości, w tym słyszalne, choć łatwiejsze do wykrycia, zakłócają odczyt zawierając szumy pochodzące z innych źródeł.

Dixon przeprowadził testy w celu określenia jak sygnał akustyczny generowany przez żwir przekłada się na prędkość i zakres ruchu ziemi, niezależnie od rodzaju gleby.

„Jako, że za każdym razem wykorzystywaliśmy to samo wypełnienie i falowód, możemy go skalibrować.” – powiedział Dixon. „Jeśli wychwycimy określoną ilość fal akustycznych, możemy odnieść je do stopnia przemieszczenia.” – dodał.

Mierzenie takich fal o wysokiej częstotliwości wymaga komputerów o potężnej mocy obliczeniowej, w związku z czym Dixon, we współpracy z Brytyjskim Instytutem Geologicznym, skonstruował również niedrogie urządzenie do przetwarzania i przesyłania danych dotyczących osuwiska, pochodzących z falowodu.

„Zlicza razy w których sygnał przekroczył określony próg co 15 minut i liczba ta, odpowiednio skalibrowana, mówi nam jak szybko przemieszcza się zbocze.” – powiedział Dixon. „Możliwe to stało się tylko dzięki stworzeniu drukowanych obwodów oraz małych chipów realizujących przetwarzanie sygnału. Jeszcze pięć lat temu było to niemożliwe.” – dodał.

(lk)