研究人员使用胶枪将传感器连接到康奈尔大学岩土生命线大型测试设施的IPEX管道上。信贷:康奈尔大学
与今天的许多家庭设备一样，现代基础设施正在获得使用无线设备收集和交换有价值数据的能力，这些设备可以实时监控建筑物和桥梁的健康状况。但是，用于地下基础设施的无线系统，如公用管道，在实地测试要困难得多，特别是在罕见和极端的事件，如地震。
康奈尔大学岩土生命线大规模测试设施的工程师们开始通过测试由加州大学伯克利分校和剑桥大学智能基础设施和建筑中心的研究人员开发的几个先进传感器来改变这一现状。这些传感器——可以集体测量应变、温度、运动和泄漏——安装在一条40英尺长的危险弹性管道上，用于测试地震断层破裂性能。
该管道本身是创新的，由IPEX公司生产，使用分子定向聚氯乙烯材料，在承受类似于地震、洪水和建筑相关活动中发生的极端地面变形时，可以拉伸、弯曲和压缩。来自加州奥克兰和不列颠哥伦比亚省温哥华的工程师们前往伊萨卡岛，观察管道在一个装满80吨土壤的水力驱动“分裂盆地”中经历了模拟断层破裂。
该测试首次使用了先进的传感器来监测地下基础设施，并对管道在地面失效时的伸长和弯曲能力进行了前所未有的观察。
“这是一场精彩的表演。康奈尔大学岩土工程博士后布拉德·威姆(Brad Wham)说。“它能够适应50%以上的地面变形，比康奈尔大学在四年前的测试中建议的最后一个设计多。”
这些传感器引起了与会市政工程师的兴趣，他们需要新的方法来监控地下基础设施的性能。随着城市开始采用传感器技术，更多的数据将不仅用于基础设施，也将用于周围环境。
“你可以了解下沉的来源，影响其他结构的腐蚀，或者地震或飓风破坏的地理分布，然后让你在紧急响应方面做出更好的决定，”汤姆·奥洛克说。土木与环境工程教授，本研究项目首席研究员。
该测试还证明，传感器可以为IPEX等公司提供有价值的反馈，这些公司希望推进新产品背后的工程和提高系统性能。
“这是关于地下生命线系统的反馈和智能，如供水、电力和电信，它们提供了定义一个现代城市的服务和资源，”O’rourke说。“在我看来，很明显，在20年内，情报将整合到基础设施的各个方面。”
“我们的愿景是，我们未来的基础设施通过感知和适应不断变化的环境而自我保护，”伯克利大学教授、伯克利和剑桥大学团队的首席研究员Kenichi Soga说。“快速发展的传感器技术和数据分析为我们提供了实现这一目标的机会。”
研究小组正在挖掘管道，并分析传感器收集的大量数据。“这将改变游戏规则，”威姆说，他补充说，一些设备能够记录每秒多达1000次或更多的测量。“我们现在有很多、很多gb的测量数据，这是以前无法达到的。”
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