Sieci bezprzewodowych czujników na mostach

Sieci bezprzewodowych czujników na mostach

Jeden z naukowców z Lehigh University ma pomysł jak wydajnie monitorować stan mostów i w czasie ewentualnego trzęsienia ziemi ocenić czy dany most może być bezpiecznie wykorzystywany. Ma to zapewnić sieć zminiaturyzowanych czujników z wbudowanymi mikroprocesorami, przyczepionych do mostu. Mają one dokonywać analizy bezpieczeństwa i wydajności w czasie rzeczywistym.

Czujniki takie rozmieszczone w strategicznych miejscach na moście mogą dostarczyć wielowymiarowego obrazu o wysokiej rozdzielczości danej struktury, niosąc informacje o stanie technicznym mostu. Dane takie byłyby wykorzystywane przez inżynierów, a w przypadku nawiedzenia obszaru przez trzęsienie ziemi dałyby błyskawiczną odpowiedź czy most jest zdolny do przenoszenia obciążenia w postaci przejeżdzających samochodów I przechodzących ludzi, bez narażenia ich na utratę zdrowia lub życia.

Aby taka sieć czujników była użyteczna w czasie katastrof, informacje z czujników muszą być przekazywane w czasie rzeczywistym, bez jakichkolwiek opóźnień, a następnie poddane przetworzeniu i analizie. Po otrzymaniu takich danych przez personel obsługujący, byłyby podejmowane decyzje miarodajne do aktualnego stanu mostu.

Istniejące sieci czujników połączone przewodami mogą co prawda przesyłać dane w czasie rzeczywistym, ale mają pewne ograniczenia. Instalacja i utrzymanie przewodów są kosztowne i wymagające dużego nakładu pracy. Dodatkowo przewody są wystawione na niekorzystne działanie pola elektromagnetycznego. Podczas trzęsień ziemi przewody łatwo mogą ulec zniszczeniu.

Sieci bezprzewodowych czujników, które są stosunkowo nowym osiągnięciem technicznym nie posiadają wad charakterystycznych dla sieci sensorów połączonych kablami. Głównym problemem przy ich stosowaniu jest natomiast stosunkowo wąskie pasmo komunikacyjne dostępne dla służ cywilno – inżynieryjnych, co przekłada się na redukcję wielkości pobieranych danych. Wielkość ta zredukowana do 1kB na sekundę jest niewystarczająca do płynnego przepływu danych generowanych przez czujniki rozmieszczone na moście.

Aby poprawić transmisję danych i zarządzanie nimi, naukowiec opracowuje specjalne algorytmy kompresji danych o wysokiej wydajności, płynących z systemów czujników diagnostycznych. Dzięki algorytmom tym usuwane są dane nadmiarowe i przez to możliwa jest maksymalizacja wielkości kompresji danych czujników. Dodatkowo naukowiec pracuje nad technologią „wyciągania” z pakietu danych kluczowych informacji, co także ma wpłynąć na wydajność transmisji.

Kompletny system sieci bezprzewodowych czujników to połączenie wiedzy o inżynierii strukturalnej, informatyki, technikach informacyjnych i inżynierii elektrycznej.

Obecnie naukowiec testuje swój wynalazek na jednym z mostów w Chinach. Most jest stosunkowo nowy, bo zbudowany w 2000 roku. Przez ten czas jednak był narażony na wiele szkodliwych czynników zewnętrznych.