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传感器能让基础设施更安全吗?

通过亚历山德拉·乔治,卡内基梅隆大学|2019年6月6日

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只要沿着这条路开下去,你就能感受到我们的基础设施目前的状况:摇摇欲坠,需要修复。除了用新的建筑和材料改造或替换现有的基础设施,传感器等新技术还为检查员提供了一种几乎不间断地窥探系统内部的方法。

但是,仅仅在桥的一侧安装传感器并不能自动节省成本和使桥更安全。而不是部署这些传感器是昂贵的,并取决于各种因素如何共同作用,以获得利益。

卡内基梅隆大学土木与环境工程系(CEE)的研究人员正在研究信息在决策基础设施系统利用之前与CEE校友Milad Memarzadeh的合作。最近发表在结构控制及健康监测, CEE教授Matteo Pozzi和博士生Shuo Li提出了一个总体框架,根据基础设施组件周围的信息评估将传感和监测系统应用于基础设施的好处。

想象你是一个桥梁检查员,你想知道结构内部发生了什么。由于桥的不同组成部分由于老化和退化而改变状态,因此对于一个组成部分的当前状态以及它将如何随着时间的推移而退化是不确定的。传感器或监控系统将提供给您这些信息的信息流,您可以定期以一定的精度检查组件的状态。如果使用得当,该系统可以防止桥梁倒塌。同时,它还可以节省您不必要的维修时,桥不需要它。

Pozzi说:“目前还不清楚应该在传感器上投资多少,又应该在改装和更换上投资多少。”“这项工作仍在进行中,评估应该监控哪些结构,以及对每个结构投资多少。”

在一个完美的世界里,我们将把传感器应用到每一个基础设施系统。但是,由于资金资源有限,而且传感系统的实施和维护可能非常昂贵,所以要对每一个传感器进行仪器化桥用传感系统解决不了问题。因此,评估传感器提供的信息的实际价值是很重要的。

Pozzi和Li提出的框架发现,有几个关键因素决定了感知的价值:组件退化的速度,你可以采取什么行动来应对退化,以及经济成本与维护相关,维修成本,与传感器本身的故障或故障相关的成本,传感器有多精确,传感器给你响应的频率,以及你对来自传感器的信息的反应有多快。例如,如果一个感知系统提供准确的信息,但管理人员不能迅速对信息作出反应,以及时缓解问题,这可能不值得花费传感器的成本。当资源有限且在复杂的基础设施系统中分配资金很复杂时,该框架寻求提供定量指导。

Pozzi说:“例如,通过增加安全性、减少交通网络造成的拥堵和问题,基础设施投资可以获得显著回报。”“在这些投资中,一些可以用于改造或更换基础设施组件,一些也可以用于传感器。我们的框架是面向那些必须控制和保证建筑环境安全的实体的,以帮助他们重要的决定关于我们的基础设施系统。”


了下:学生项目,基础设施


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