Tess Ahlborn, una profesora de ingeniería civil y ambiental, dirige un equipo de dos docenas de investigadores en la Universidad Tecnológica de Michigan, para identificar las mejores tecnologías de teledetección para supervisar la salud de los puentes.
RESUMEN.
La tecnología de la Universidad de Michigan está desarrollando sensores remotos que se puede utilizar para aumentar la eficacia de los equipos de inspección de puentes y mejorar la gestión de programas activos para las agencias de transporte. Debido a que no solo el tipo de sensor puede proporcionar toda la información necesaria para evaluar la condición de un puente con precisión , sino que el enfoque integra sensores de campo in situ, «local» datos de sensores remotos (como la termografía infrarroja), y «stand-off» datos de sensores remotos (por ejemplo, imágenes de satélite) para crear una firma puente único que proporciona una apreciación global de puente estructural de salud. Estos datos se integrarán dentro de un sistema de soporte de decisiones (DSS) que se aplica la información de múltiples fuentes, incluyendo: datos de los sensores, la inspección los resultados anteriores; existentes puente sistemas de gestión; validado modelos de laboratorio-, y factores meteorológicos. La «firma» comenzará con un índice de referencia que puede ser usado para rastrear cambios en la condición del puente en el tiempo.
El sistema aporta un valor añadido al proporcionar los administradores de activos puente con una herramienta para obtener una evaluación de la condición de puente sin tener que instrumento el puente. Y al proporcionar los equipos de inspección con las condiciones de evaluación de los datos preliminares, los equipos de inspección del puente se puede concentrar sus esfuerzos en los puntos problemáticos identificados por los sensores, a juzgar por el DSS. Estos indicadores, junto con los modelos y algoritmos validados en el laboratorio e histórico puente de los registros de inspección, hará los aportes al DSS. El DSS proporcionará a los administradores y tomadores de decisiones para priorizar el mantenimiento y la rehabilitación basada en datos objetivos con las capacidades de análisis para ayudar a condición de monitor, cambios en la condición, y el plan de realizar esfuerzos más rentables.
METAS DEL PROYECTO:
El proyecto propuesto tiene tres objetivos principales:
- Establecer indicadores de teledetección puente de la salud.
- Desarrollar una línea base de rendimiento puente métricas, la firma condición de puente y puente para la evaluación comparativa condición general.
- Proporcionar un sistema que mejora la capacidad de los ingenieros estatales y locales para dar prioridad a la reparación del puente crítica y las necesidades de mantenimiento de los puentes de la nación.
FONDO:
En los últimos años, la vigilancia de la salud estructural (SHM) para puentes ha adoptado el «Nivel IV» Aproximación con un foco primario de precisión de control in situ para evaluar el comportamiento en servicio en el rendimiento, detectar daños, y determinar la condición de una estructura (ISIS 2001 ). La mayoría de los esfuerzos de investigación se han centrado en los subsistemas de un sistema de vigilancia de la salud estructurales como: 1) las pruebas de campo estático, 2) las pruebas de campo dinámico, 3) control periódico, y 4) seguimiento continuo, sino un sistema completo de SHM también requiere inspección de rutina , gestión de datos, interpretación de datos, y soporte de decisiones. Los recientes avances en MAS han incluido nuevas tecnologías de detección y métodos de evaluación tales como: sensores inalámbricos, la tensión de detección e identificación de daños películas locales, pero una solución completa a los retos descritos anteriormente aún no se ha se dio cuenta. SHM se complica aún más por el amplio grado de variabilidad en el tipo de puentes, materiales, entornos operativos y configuraciones estructurales.
Ningún método SHM exista una que sea capaz de determinar por completo el estado de un puente. Actuales métodos de evaluación proporcionan información crítica sobre el estado de un puente, pero los datos obtenidos deben ser interpretados por un profesional capacitado y suelen limitarse a mediciones locales, como como el estrés, tensión, temperatura, deformación, humedad, grietas y la delaminación.
En la actualidad, estos métodos presentan una división entre las métricas de una respuesta estructural a nivel global y miseria material en el plano local. La combinación de estas métricas se ofrecen una mejor imagen de la condición general del puente.
ENFOQUE TÉCNICO:
El equipo de tecnología de Michigan está investigando en qué medida los datos de teledetección, especialmente de fuentes tales como imágenes aéreas y de satélite, se puede utilizar con eficacia para supervisar los componentes de la salud del puente, tal como la condición de la cubierta del puente o de otros elementos estructurales. Stand-off de teledetección fuentes de datos tienen el potencial de eficacia de monitoreo de condiciones y la calidad de la carretera y la superficie del puente, si los datos de forma fiable puede capturar imágenes de los indicadores de evolución y estado actual. Debido a los cambios durante un período de dos años puede ser mínimo, que utilizará el archivo de satélites comerciales disponibles de los vendedores para determinar posibles cambios en el tiempo, mientras que las firmas relacionadas condiciones en las imágenes a una muestra de corriente baja, y moderada condiciones de alta calidad de diferentes puentes. Con estos métodos, estaremos en condiciones de informar sobre lo que los datos de teledetección son capaces de decirle a la agencia de transporte puente de los equipos de evaluación en una oportuna y eficaz en función de los costes. El programa logrará esta evaluación a través de una combinación de experimentos controlados de laboratorio, demostraciones de campo y análisis de datos.
APLICACIONES EN EL SITIO DEL SENSOR.
sensores en las instalaciones realizar mediciones sin contacto en las proximidades de las estructuras del puente al sentido no destructiva de la superficie y / o las condiciones interiores. Los objetivos específicos de la evaluación del sensor en el lugar son:
- Para determinar, a través de mediciones de control, que los sensores sobre el terreno pueden hacer mediciones cuantitativas de los componentes estructurales del puente de la salud.
- Para proporcionar los datos para desarrollar y demostrar los algoritmos tratamiento automatizado de datos para facilitar el uso eficaz de costes de los sensores sobre el terreno por los inspectores del puente y de proporcionar datos cuantitativos de la salud estructural de la DSS.
- Aportar datos comparables para determinar si los sensores remotos pueden hacer mediciones cuantitativas similares a distancias más largas.
ALICACIONES DE LA TELEOBSERVACIÓN.
Satélite y se muestra cada vez mayor promesa remoto basado en sensores aerotransportados ha en los últimos años para vigilar el estado de la superficie de la infraestructura vial. Este proyecto validar y aplicar esta capacidad para evaluar y monitorear el estado de los elementos del puente que son críticos para la operación del puente.
Tres comerciales sistemas de Radar de Apertura Sintética (PALSAR, el RADARSAT-II, y ENVISAT) potencialmente capaces de medir las vibraciones del puente y la desviación. Estamos determinando los requisitos de sensibilidad para hacer estas mediciones utilizando enfrentamiento sensores remotos y, a continuación la evaluación teórica y prácticamente, si estos sensores comerciales existentes pueden proporcionar la información requerida. Estos sistemas proporcionan la RAE requiere cobertura sinóptica temporal a un costo asequible para realizar una evaluación amplia zona del puente.
SENSOR DE VALIDACIÓN Y ESTUDIOS DE CAMPO.
Representante puente de componentes estructurales, tales como tableros de puentes de hormigón y soportes, con diferentes niveles de daño y contaminación del material se utilizan para obtener datos de los sensores. Los datos del sensor se compara con la verdad de la muestra datos sobre el terreno para definir la relación cuantitativa entre datos de sensores y los diversos niveles de daños componente de puente o la contaminación. Los datos recogidos se utilizarán también para desarrollar y validar los datos de algoritmos de tratamiento para el DSS.
Una vez que las relaciones entre las firmas de sensores y daños estructurales se han definido y los algoritmos de tratamiento automatizado de datos se han desarrollado, la medición combinada de sistema de procesamiento de datos se pondrá a prueba en los sitios de campo, identificado en colaboración con MDOT, que son representativos de la inspección del típico puente de funcionamiento situaciones. Una serie de pruebas de campo se llevarán a cabo para determinar una firma puente inicial basado en las tecnologías verificado.
SISTEMA DE SOPORTE DE DECISIÓN.
El Sistema de Soporte de Decisiones (DSS) incluirá la capacidad de aplicar algoritmos utilizados para extraer y combinar la información que proceda de los datos del sensor, comparar los datos actuales del sensor a los datos históricos para establecer tendencias, y hacer recomendaciones para asegurar la salud óptima usando el puente de mantenimiento rentable y protocolos de reparación. Como parte de una evaluación integrada de puente, el DSS debe ser capaz de aprovechar los datos históricos de los sistemas existentes. El DSS será ampliable para dar cabida a otros sistemas en el futuro.
La combinación de datos procedentes de sensores en el lugar, in situ en los sensores, y de pie fuera de la teleobservación mediante la utilización de algoritmos estadísticos, el DSS se integrará datos para apoyar y ampliar las actuales prácticas de control del puente.
EVALUACIÓN TECNOLÓGICA Y ECONÓMICA.
Una evaluación técnica y evaluación económica se llevará a cabo como parte del proyecto. La evaluación técnica se evaluará la herramienta DSS, sus componentes técnicos (como los modelos y algoritmos), y las entradas de sensor para determinar qué tan bien que se desempeñan en la demostración de evaluaciones integradas del puente que son útiles para la agencia de transporte al usuario final. Esto incluye la evaluación de la exactitud y fiabilidad de las mediciones de inspección de puentes realizados por los sensores de prueba y comparación de estas medidas a las medidas estándar que se utiliza por un puente.
La evaluación económica se examinarán los costos de las técnicas desarrolladas de detección y evaluación de estos costes en relación con el valor añadido que las técnicas de la oferta en términos de mejorar la vigilancia de la salud puente. En última instancia, esta tarea responde a la pregunta de si las técnicas desarrolladas son rentables o no como se ha demostrado, con un análisis de los probables costos futuros para la plena aplicación.