Πηγή Εικόνας: ΑΠΕ-ΜΠΕΌταν η γέφυρα Francis Scott Key στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ κατέρρευσε στις 26 Μαρτίου 2024, μηχανικοί και φορείς στις ΗΠΑ και τον κόσμο έσπευσαν να αξιολογήσουν την ασφάλεια των υποδομών τους. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν (Michigan State University) ανέπτυξαν ένα σύστημα «deploy-and-forget» που συνδυάζει αισθητήρες με τεχνητή νοημοσύνη για την αξιολόγηση της υγείας των υποδομών, όπως γέφυρες, δρόμοι και φράγματα, πριν και μετά από γεγονότα που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη λειτουργία τους.
«Έχουμε περισσότερες από 620.000 γέφυρες στις ΗΠΑ και πρέπει να βρούμε έναν τρόπο να συντηρούμε τις γηρασμένες υποδομές μας, επειδή δεν έχουμε τα χρήματα για να τις ξαναχτίσουμε όλες», σύμφωνα με τον Nizar Lajnef, καθηγητή και αναπληρωτή πρόεδρο για μεταπτυχιακές σπουδές στο College of Engineering. «Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η αξιολόγηση είναι τόσο σημαντική για την ιεράρχηση των γεφυρών που πρέπει να συντηρηθούν πρώτες» σημειώνει, σε ανακοίνωση.
Με τον ίδιο τρόπο που ένα έξυπνο ρολόι παρακολουθεί τους καρδιακούς παλμούς και προειδοποιεί για πιθανά προβλήματα υγείας πριν νιώσετε άρρωστοι, η ίδια τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε γέφυρες και κτίρια. Ο Lajnef και ο Vishnu Boddeti, αναπληρωτής καθηγητής στο College of Engineering και στο MSU Mobility, συνεργάστηκαν στο συγκεκριμένο έργο.
Η τεχνολογία, που ονομάζεται MIDAS (Mechanics-Informed Damage Assessment of Structure), είναι ένα έξυπνο σύστημα που παρακολουθεί αθόρυβα τις κατασκευές χρησιμοποιώντας φθηνούς αισθητήρες και τεχνητή νοημοσύνη. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature Communications.
Το MIDAS μαθαίνει πώς συμπεριφέρεται μια υγιής δομή, ώστε να μπορεί να εντοπίζει αθέατες βλάβες έγκαιρα, πριν αυτές γίνουν επικίνδυνες. Παράλληλα, εκπαιδεύεται με μηχανικές γνώσεις, βελτιώνοντας τη δυνατότητα εντοπισμού προβλημάτων που άλλα συστήματα μπορεί να μην εντοπίσουν.
Το MIDAS ανιχνεύει ζημιές σε πραγματικό χρόνο δημιουργώντας ένα προσαρμοσμένο βασικό μοντέλο για κάθε δομή που μπορεί να προσδιορίσει αυτόνομα τη θέση και τη σοβαρότητα της ζημιάς. Ιδανικά, το MIDAS θα εγκαθίσταται σε μια γέφυρα και θα καταγράφεται μια προσαρμοσμένη μέτρηση γραμμής βάσης. Στη συνέχεια, η γέφυρα θα παρακολουθείται συνεχώς.
Μετά από σεισμό, πυρκαγιά, πρόσκρουση ή οποιοδήποτε άλλο σημαντικό συμβάν, το MIDAS θα επανελέγχει τη γέφυρα και θα ειδοποιεί τους μηχανικούς σε πραγματικό χρόνο για τυχόν ζημιές ή αδυναμίες της δομής, ώστε να μπορούν να γίνουν επισκευές πριν από την κατάρρευση.
«Είναι κάτι σαν εξέταση ακριβείας για τις υποδομές», εξηγεί ο Lajnef. «Παίρνουμε ένα ηλεκτροκαρδιογράφημα της γέφυρας για να δούμε και να ακούσουμε για ανωμαλίες που μας λένε ότι κάτι δεν πάει καλά» προσθέτει.
Στην περίπτωση της γέφυρας Francis Scott Key, το MIDAS θα μπορούσε να έχει εντοπίσει αδυναμίες και ελλείψεις πριν από το ατύχημα, επιτρέποντας την ενίσχυση της γέφυρας και μειώνοντας την ευπάθειά της στην ακυβέρνητη φορτηγίδα που την χτύπησε. Ένα άλλο παράδειγμα είναι οι πρόσφατες πυρκαγιές στο Λος Άντζελες. Το MIDAS θα μπορούσε να αξιολογήσει, σε πραγματικό χρόνο, τον αντίκτυπο στις επηρεαζόμενες γέφυρες, τα κτίρια και τους δρόμους και να παράσχει δεδομένα για να βοηθήσει στην ασφαλή μαζική εκκένωση.
Η έρευνα αυτή εκπαιδεύει επίσης την επόμενη γενιά εμπειρογνωμόνων σε θέματα υποδομών. Οι διδακτορικοί φοιτητές Xuyang Li και Mahdi Masmoudi συνέβαλαν στην ανάπτυξη και δοκιμή της τεχνολογίας MIDAS στο πλαίσιο της προηγμένης έρευνάς τους στο MSU. «Ακούμε ώστε όταν συμβεί κάτι κακό, να είμαστε έτοιμοι», δήλωσε ο Lajnef.
Τι γίνεται στην Ελλάδα
Υπενθυμίζεται ότι, στην Ελλάδα έχει ξεκινήσει η υλοποίηση του έργου «Έξυπνες Γέφυρες», που προκηρύχθηκε από το ΤΕΕ και χρηματοδοτείται από το Ταμείο Ανάκαμψης – Ελλάδα 2.0 με συνολική αξία 95,3 εκατ. ευρώ.
Αντικείμενο του έργου στο οποίο συμμετέχουν οι 13 Περιφέρειες της χώρας, είναι η προμήθεια και εγκατάσταση έξυπνων συστημάτων για την παρακολούθηση των υποδομών σε 150 γέφυρες του οδικού και 100 γέφυρες του σιδηροδρομικού δικτύου.
Σκοπός του έργου είναι η δημιουργία ενός δικτύου «έξυπνων» γεφυρών (Smart Bridges Network – SBN) βασιζόμενο στη φιλοσοφία ενός «Διαδικτύου των Πραγμάτων» ή «Internet of Things» (IoT) με στόχο την άμεση, αυτόματη και αδιάλειπτη αξιολόγηση της φέρουσας ικανότητας γεφυρών κυρίως υπό φορτία κυκλοφορίας σε πραγματικό χρόνο μέσω ενός συστήματος IoT.
