Инженеры могут измерять состояние мостов, используя данные со смартфонов, что может позволить нам добавить до 15 лет к сроку службы этих конструкций.

Состояние большинства мостов оценивается с помощью визуального осмотра, который может занять много времени. В качестве альтернативы, установленные датчики могут определять вибрации, называемые модальными частотами, которые связаны с физическими характеристиками моста и могут быть использованы для оценки его состояния. Но установка таких датчиков на всех мостах является очень дорогостоящей.

Теперь Томас Матараццо (Thomas Matarazzo) из Военной академии США в Вест-Пойнте, штат Нью-Йорк, и его коллеги разработали систему измерения модальных частот и, таким образом, отслеживают состояние мостов, используя данные о движении с телефонов. "Нам не нужно приобретать никаких дополнительных или специальных датчиков, чтобы иметь возможность собирать данные, которые нам необходимы в таком масштабе", – говорит Матараццо.

Для этого исследователи собирали данные в приложении с телефонов, когда их владельцы проезжали по мостам. Они использовали данные GPS о местоположении и информацию с акселерометров телефонов, которые могут выявить любые мельчайшие движения телефона.

Исследование состояло из трех частей: в первой части исследователи установили два iPhone в свои автомобили и проехали по мосту Золотые Ворота (Golden Gate Bridge) в Сан-Франциско в общей сложности около 100 раз.

Во втором случае они взяли данные у водителей Uber, совершивших более 70 поездок по мосту Золотые Ворота в рамках своей повседневной работы. Исследователи также использовали данные примерно 250 поездок со смартфонов Android по короткому бетонному мосту в Чампино (Ciampino), Италия, который в большей степени соответствует мостам в США.

Все три набора данных имели разный уровень контроля: от тщательно контролируемых поездок по мосту Золотые Ворота до практически бесконтрольных поездок на Uber. Матараццо и его команда обнаружили, что они могут измерить модальные частоты мостов по любому из наборов данных с точностью до 3 процентов от показаний, полученных с помощью высокоточных статических датчиков. "Это действительно грандиозно, поскольку означает, что для оценки этих важных динамических свойств можно использовать недорогие, уже существующие наборы данных", – говорит Матараццо, и это должно работать с существующими наборами данных от приложений такси, таких как Uber.

Однако в некоторых случаях данные со смартфона, вероятно, придется дополнить инспектированием с участием человека. Матараццо говорит, что этот метод можно было бы использовать на тысячах мостов и посылать человека для контроля только тех из них, на которых это необходимо.

Учитывая повсеместное распространение данных с мобильных телефонов, исследователи считают, что их метод может увеличить срок службы старого моста более чем на два года, а нового – почти на 15 лет, если проводить техническое обслуживание в нужное время в течение всего срока службы моста.

Алекс Уилкинс