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人工智能通过混凝土传感器和交通数据为降低道路成本铺平道路

时间:2021-07-09 来源网站:普洱化工机械网

人工智能通过混凝土传感器和交通数据为降低道路成本铺平道路

普渡大学实验室的研究人员正在使用AI改进高速公路和桥梁中使用的混凝土,以降低成本并节省纳税人的钱。

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一种技术涉及安装传感器,以帮助工程师知道何时准备好承受新的混凝土交通负荷。有了这些信息,它们可以防止微小的应力裂缝,如果道路开得太早会导致昂贵的维修费用中国机械网okmao.com。较少的维修项目来代替混凝土,从而减少了道路工程所造成的交通阻塞。

普渡大学Lyles土木工程学院的副教授Luna Lu和一个研究实验室团队已将传感器嵌入到印第安纳波利斯附近的三个印第安纳州际公路上。来自传感器的数据可帮助团队了解修补或新的人行道工程之后打开交通的最佳时间。他们还可以不断跟踪具体发展情况。

卢与印第安纳州交通运输部合作,将传感器嵌入印第安纳波利斯附近的高速公路中,她的团队现在与联邦公路管理局合作,在加利福尼亚,德克萨斯州,堪萨斯州和密苏里州等其他州使用混凝土传感器。

普渡大学实验室在该项目中使用的传感器是压电传感器,可以响应机械应力而产生电荷。在这种情况下,传感器在混凝土内部大约每11英寸连接到钢筋。根据命令,每个传感器振动混凝土以检测刚度,并将振动波的机械能转换回电能。首先在浇筑混凝土后一小时内测量电荷。结果可以解释为显示出混凝土在某些时间干燥后的强度。

混凝土传感器

依靠电气测量的一个好处是,其精度优于传统的机械测量,而传统的机械测量则需要建筑工人在现场浇铸沉重的混凝土梁并将其转移到现场进行分析。另一种常规方法依赖于温度测试,但是由于存在太多不同的混凝土混合物,因此可能存在成千上万种不同的温度-强度相关曲线,这些曲线可能受室外温度的影响。

卢在短片中说,道路建设项目通常匆忙进行,混凝土开通太早以至于无法保持良好状态。太早打开会导致过早的故障,从而导致频繁的维修。收集更多有关混凝土正确固化多久的数据,可以帮助公路部门更有效地进行规划。

所安装的传感器具有防腐蚀保护,可用于收集数据多年。陆在一份声明中说:“能够在较长的时间内跟踪混凝土的强度,将有助于工程师了解道路设计是否过度或不足,并更好地确定何时更换混凝土。”

印第安纳州DOT研究与开发的研究经理Tommy Nantung表示,这些传感器将帮助承包商“确切地知道何时混凝土已经成熟到足以承受卡车的重载荷以及弯曲和翘曲的压力。”

卢的实验室还致力于开发自愈混凝土,该混凝土在冬季冰冻和融化期间经常开裂。当温度降至冰点以下时,表面上的水滴就会冻结,并且在融化时,它们会在表面之下膨胀,并随着时间的流逝而产生裂纹和裂缝。

实验室正在研究不同类型的多孔,类似沙子的材料,以作为可混入混凝土中的内部固化剂。当混凝土开裂时,固化剂会吸收水分并开始化学反应,从而产生可将裂纹封闭的物质。修复过程可防止更多的水渗入混凝土中,从而腐蚀钢或钢筋。

实验室的第三项研究领域是智能基础设施,该基础设施依靠AI和大数据来识别未充分使用的行车线,并将流量转移到它们,以减少添加额外行车线的需求。

智能交通基础设施的理论已经存在了数十年,可以追溯到芝加哥和其他城市安装反向交通专用道的时候。在一个示例中,像芝加哥的湖岸大道这样的分开的高速公路,在一个高峰期,当几乎所有交通往同一方向行驶时,可以在一个方向上转换为六个方向,或者在一个方向上转换为八个车道。

这种技术的诀窍是精确地确定何时在一段高速公路上逆向行驶以及有多少车道。此外,它需要用于车道控制,大门和标牌的自动化机制,这些机制也可能与车辆进行无线通信。

“交通总是定向的。传统的想法是增加额外的车道,但人工智能和大数据可能会识别出未充分使用的车道并将交通转向该方向。“我们正在开发可在不增加额外车道的情况下更好地控制交通的技术。”

大数据还可以帮助找到使基础架构更安全,更具弹性的最佳方法。Lu说:“我们可以开发算法,以映射出未来基础架构中的漏洞。”

去年,普渡大学创建了智能基础设施中心,该中心将召集研究人员一起研究基础设施与人类直接沟通的方法,以解决诸如桥梁故障和跌落之类的危险。陆正与多个州交通运输部门合作建立了中西部智能基础设施财团。

桥梁倒塌是许多运输部门的主要关切。意法半导体(ST Micro)等传感器供应商已经发现MEMS传感器的价格下降,从而使得使用传感器监控更多的桥梁成为可能,其中一些桥梁以无线方式连接到运输数据中心。

密歇根州的麦基诺桥(Mackinac Bridge)于2016年首先安装了原型传感器,以监控交通振动并充当预警技术。

美国公路和运输建设者协会在最近的一份报告中说,超过33%的美国桥梁需要维修。该小组统计了与爱荷华州,宾夕法尼亚州和伊利诺伊州数量最多的46,100座结构缺陷的美国桥梁。