Smartphones can reveal whether bridges are about to fall down

 The accelerometers in our smartphones collect information as we travel over bridges, and this can reveal if the structure is weakening and help us know when to fix it to extend its life Engineers could measure the health of bridges using data from smartphones, which could allow us to add up to 15 years to the usable lifetimes of these structures.

Most bridges are assessed using visual inspections, which can be a time-intensive process. Alternatively, mounted sensors can detect vibrations, called modal frequencies, which are tied to the bridge’s physical characteristics and can be used to assess its health, but it would be expensive to put these on all bridges.

Now, Thomas Matarazzo at the United States Military Academy at West Point, New York, and his colleagues have developed a system to measure modal frequencies, and so monitor bridge health, by using movement data from phones. “We don’t have to purchase any additional or special sensors to be able to collect the data that we need to at scale,” says Matarazzo.

Menu 

Smartphones can reveal whether bridges are about to fall down

The accelerometers in our smartphones collect information as we travel over bridges, and this can reveal if the structure is weakening and help us know when to fix it to extend its life

Smartphone information was recorded as cars drove over the Golden Gate Bridge

Engineers could measure the health of bridges using data from smartphones, which could allow us to add up to 15 years to the usable lifetimes of these structures.

 Most bridges are assessed using visual inspections, which can be a time-intensive process.  Alternatively, mounted sensors can detect vibrations, called modal frequencies, which are tied to the bridge’s  physical characteristics and can be used to assess its health, but it would be expensive to put these on all bridges. Now, Thomas Matarazzo at the United States Military Academy at West Point, New York, and his colleagues have developed a system to measure modal frequencies, and so monitor bridge health, by using movement data from phones. “We don’t have to purchase any additional or special sensors to be able to collect the data that we need to at scale,” says Matarazzo.

To do this, the researchers collected data in an app from phones as they were taken over bridges. They used GPS location data and information from the phones’ accelerometers, which can reveal any tiny movements the phone makes.

 The study was divided into three parts: in the first, the researchers mounted two iPhones in their cars and drove over the Golden Gate Bridge in San Francisco a total of about 100 times.

 In the second, they took data from Uber drivers completing more than 70 trips over the Golden Gate Bridge as part of their day-to-day work. The researchers also used data from about 250 trips with Android smartphones over a short concrete bridge in Ciampino, Italy, which is more representative of bridges in the US.

 All three data sets had varying levels of supervision, from the carefully controlled Golden Gate Bridge trips to the essentially uncontrolled Uber trips. Matarazzo and his team found they could measure the bridges’ modal frequencies from any of the data sets, to within 3 per cent of the readings taken by highly accurate static sensors. “This is really monumental, because it means that you can use low-cost, pre-existing data sets to estimate these important dynamic properties,” says Matarazzo, and it should work with existing data sets from taxi apps like Uber.

 However, the smart phone data would probably need to be supplemented with a human inspection in some cases.  Matarazzo  says you could use this method on thousands of bridges and only send someone to monitor the ones that need it.

பாலங்கள் கீழே விழப்போகிறதா என்பதை ஸ்மார்ட்போன்கள் வெளிப்படுத்தும்

 பாலங்களின் மீது பயணிக்கும்போது நமது ஸ்மார்ட்ஃபோன்களில் உள்ள முடுக்கமானிகள் தகவல்களைச் சேகரிக்கின்றன, மேலும் கட்டமைப்பு பலவீனமடைகிறதா என்பதை இது வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் அதன் ஆயுளை நீட்டிக்க எப்போது அதைச் சரிசெய்வது என்பதை அறிய பொறியாளர்கள் ஸ்மார்ட்ஃபோன்களின் தரவைப் பயன்படுத்தி பாலங்களின் ஆரோக்கியத்தை அளவிட முடியும். இந்த கட்டமைப்புகளின் பயன்படுத்தக்கூடிய வாழ்நாளில் 15 ஆண்டுகள் வரை சேர்க்கலாம்.

பெரும்பாலான பாலங்கள் காட்சி ஆய்வுகளைப் பயன்படுத்தி மதிப்பீடு செய்யப்படுகின்றன, இது ஒரு நேர-தீவிர செயல்முறையாக இருக்கலாம். மாற்றாக, பொருத்தப்பட்ட சென்சார்கள் அதிர்வுகளைக் கண்டறிய முடியும், அவை மாதிரி அதிர்வெண்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, அவை பாலத்தின் இயற்பியல் பண்புகளுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன மற்றும் அதன் ஆரோக்கியத்தை மதிப்பிடுவதற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம், ஆனால் இதை அனைத்து பாலங்களிலும் வைப்பது விலை உயர்ந்ததாக இருக்கும்.

இப்போது, ​​நியூயார்க்கின் வெஸ்ட் பாயிண்டில் உள்ள யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸ் மிலிட்டரி அகாடமியில் தாமஸ் மாடராஸ்ஸோ மற்றும் அவரது சகாக்கள் மாதிரி அதிர்வெண்களை அளவிடுவதற்கான ஒரு அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளனர், எனவே ஃபோன்களின் இயக்கத் தரவைப் பயன்படுத்தி பாலத்தின் ஆரோக்கியத்தை கண்காணிக்கின்றனர். "எங்களுக்குத் தேவையான தரவை அளவில் சேகரிக்க கூடுதல் அல்லது சிறப்பு சென்சார்கள் எதையும் நாங்கள் வாங்க வேண்டியதில்லை," என்கிறார் மாதராஸ்ஸோ.

பட்டியல்

பாலங்கள் கீழே விழப்போகிறதா என்பதை ஸ்மார்ட்போன்கள் வெளிப்படுத்தும்

நமது ஸ்மார்ட்ஃபோன்களில் உள்ள முடுக்கமானிகள் நாம் பாலங்களின் மீது பயணிக்கும்போது தகவல்களைச் சேகரிக்கின்றன, மேலும் இது கட்டமைப்பு பலவீனமடைந்து வருவதை இது வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் அதன் ஆயுளை நீட்டிக்க அதை எப்போது சரிசெய்ய வேண்டும் என்பதை அறிய உதவுகிறது.

கோல்டன் கேட் பாலத்தின் மீது கார்கள் சென்றது போன்ற ஸ்மார்ட்போன் தகவல் பதிவு செய்யப்பட்டது

பொறியாளர்கள் ஸ்மார்ட்ஃபோன்களில் இருந்து தரவைப் பயன்படுத்தி பாலங்களின் ஆரோக்கியத்தை அளவிட முடியும், இது இந்த கட்டமைப்புகளின் பயன்படுத்தக்கூடிய வாழ்நாளில் 15 ஆண்டுகள் வரை சேர்க்க அனுமதிக்கும்.

 பெரும்பாலான பாலங்கள் காட்சி ஆய்வுகளைப் பயன்படுத்தி மதிப்பீடு செய்யப்படுகின்றன, இது ஒரு நேர-தீவிர செயல்முறையாக இருக்கலாம். மாற்றாக, பொருத்தப்பட்ட சென்சார்கள் அதிர்வுகளைக் கண்டறிய முடியும், அவை மாதிரி அதிர்வெண்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, அவை பாலத்தின் இயற்பியல் பண்புகளுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன மற்றும் அதன் ஆரோக்கியத்தை மதிப்பிடுவதற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம், ஆனால் இதை அனைத்து பாலங்களிலும் வைப்பது விலை உயர்ந்ததாக இருக்கும். இப்போது, ​​நியூயார்க்கின் வெஸ்ட் பாயிண்டில் உள்ள யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸ் மிலிட்டரி அகாடமியில் தாமஸ் மாடராஸ்ஸோ மற்றும் அவரது சகாக்கள் மாதிரி அதிர்வெண்களை அளவிடுவதற்கான ஒரு அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளனர், எனவே ஃபோன்களின் இயக்கத் தரவைப் பயன்படுத்தி பாலத்தின் ஆரோக்கியத்தை கண்காணிக்கின்றனர். "எங்களுக்குத் தேவையான தரவை அளவில் சேகரிக்க கூடுதல் அல்லது சிறப்பு சென்சார்கள் எதையும் நாங்கள் வாங்க வேண்டியதில்லை," என்கிறார் மாதராஸ்ஸோ.

இதைச் செய்ய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஃபோன்களில் இருந்து ஒரு பயன்பாட்டில் தரவுகளை சேகரித்தனர். அவர்கள் ஜிபிஎஸ் இருப்பிடத் தரவு மற்றும் ஃபோன்களின் முடுக்கமானிகளில் இருந்து தகவல்களைப் பயன்படுத்தினர், இது ஃபோன் செய்யும் சிறிய அசைவுகளை வெளிப்படுத்தும்.

 ஆய்வு மூன்று பகுதிகளாகப் பிரிக்கப்பட்டது: முதலில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் கார்களில் இரண்டு ஐபோன்களை ஏற்றி, சான் பிரான்சிஸ்கோவில் உள்ள கோல்டன் கேட் பாலத்தின் மீது மொத்தம் சுமார் 100 முறை ஓட்டிச் சென்றனர்.

 இரண்டாவதாக, தங்களுடைய அன்றாட வேலையின் ஒரு பகுதியாக, கோல்டன் கேட் பாலத்தில் 70க்கும் மேற்பட்ட பயணங்களை முடித்த உபெர் ஓட்டுநர்களிடமிருந்து தரவுகளை எடுத்தனர். அமெரிக்காவில் உள்ள பாலங்களின் அதிக பிரதிநிதியான இத்தாலியின் சியாம்பினோவில் ஒரு குறுகிய கான்கிரீட் பாலத்தின் மீது ஆண்ட்ராய்டு ஸ்மார்ட்போன்களுடன் சுமார் 250 பயணங்களின் தரவையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் பயன்படுத்தினர்.

 மூன்று தரவுத் தொகுப்புகளும், கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட கோல்டன் கேட் பிரிட்ஜ் பயணங்கள் முதல் அடிப்படையில் கட்டுப்பாடற்ற Uber பயணங்கள் வரை வெவ்வேறு அளவிலான மேற்பார்வைகளைக் கொண்டிருந்தன. Matarazzo மற்றும் அவரது குழுவினர், மிகவும் துல்லியமான நிலையான உணரிகளால் எடுக்கப்பட்ட அளவீடுகளில் 3 சதவீதத்திற்குள், எந்தவொரு தரவுத் தொகுப்புகளிலிருந்தும் பாலங்களின் மாதிரி அதிர்வெண்களை அளவிட முடியும் என்பதைக் கண்டறிந்தனர். "இது உண்மையில் நினைவுச்சின்னமானது, ஏனென்றால் இந்த முக்கியமான மாறும் பண்புகளை மதிப்பிடுவதற்கு குறைந்த விலை, முன்பே இருக்கும் தரவுத் தொகுப்புகளைப் பயன்படுத்தலாம்" என்று Matarazzo கூறுகிறார், மேலும் இது Uber போன்ற டாக்ஸி பயன்பாடுகளில் இருக்கும் தரவுத் தொகுப்புகளுடன் வேலை செய்ய வேண்டும்.

 இருப்பினும், ஸ்மார்ட் போன் தரவு சில சந்தர்ப்பங்களில் மனித ஆய்வுடன் கூடுதலாக வழங்கப்பட வேண்டும். ஆயிரக்கணக்கான பாலங்களில் இந்த முறையைப் பயன்படுத்த முடியும் என்றும், தேவைப்படுபவர்களைக் கண்காணிக்க யாரையாவது அனுப்பலாம் என்றும் Matarazzo கூறுகிறார்.