Επιστήμονες ανέπτυξαν ένα «έξυπνο» ύφασμα με ενσωματωμένους αισθητήρες, που μπορεί να παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο την κρυμμένη «υγεία» των δρόμων, σε μια καινοτομία που υπόσχεται πιο βιώσιμη, οικονομική και λιγότερο ενοχλητική για τους οδηγούς ανακατασκευή οδοστρωμάτων.

Η ομάδα ερευνητών του Ινστιτούτου Fraunhofer, στο Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) στη Γερμανία, συνεργάστηκε με ειδικούς του έργου SenAD2 για τον σχεδιασμό της λύσης. Το αποτέλεσμα είναι ένα βιολογικής βάσης ύφασμα, ενισχυμένο με αγώγιμα καλώδια-αισθητήρες, το οποίο ενσωματώνεται απευθείας στην άσφαλτο. Από τη στιγμή που τοποθετείται, μετράει την πίεση και τις τάσεις στη βασική στρώση, ενώ αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης αναλύουν τα δεδομένα και προσφέρουν άμεσες πληροφορίες για την κατάσταση του δρόμου.

Σύμφωνα με το ινστιτούτο, οι αλλαγές στην άσφαλτο μεταβάλλουν την ηλεκτρική αντίσταση του υφάσματος, προσφέροντας συνεχή ροή δεδομένων για την κατάσταση του δρόμου. Η αλληλεπίδραση αυτή μεταξύ αισθητήρων και τεχνητής νοημοσύνης εκτιμάται ότι θα συμβάλει στην αξιολόγηση της αντοχής των οδοστρωμάτων σε πραγματικό χρόνο.

Έξυπνο ύφασμα για τους δρόμους

Η συντήρηση των δρόμων βασιζόταν μέχρι σήμερα κυρίως στη φθορά της επιφάνειας ή σε καταστροφικές μεθόδους, όπως οι γεωτρήσεις, για να εντοπιστούν βαθύτερες ζημιές. Αν και οι ρωγμές και οι φθορές της επιφάνειας είναι εύκολα ορατές, ο εντοπισμός μικρορωγμών και προβλημάτων στις χαμηλότερες στρώσεις απαιτούσε αφαίρεση δειγμάτων, διαδικασία δαπανηρή και αναποτελεσματική που μειώνει τον χρόνο ζωής του δρόμου.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα έξυπνο σύστημα μέτρησης και ανάλυσης που μπορεί να παρακολουθεί μη καταστροφικά και σε μεγάλη κλίμακα τη βασική στρώση της ασφάλτου.

«Στόχος μας είναι να μπορούμε να σχεδιάζουμε σε μεγαλύτερο χρονικό ορίζοντα, να παρακολουθούμε συνεχώς την κατάσταση του δρόμου και να ενσωματώνουμε αυτές τις προβλέψεις στη διαχείριση της συντήρησης», δήλωσε η ερευνήτρια Christina Haxter από το Fraunhofer WKI.

Όπως εξήγησε, το σύστημα βελτιώνει τον τρόπο παρακολούθησης και λήψης αποφάσεων για το πότε και πού χρειάζεται επισκευή.

Δρόμοι με ενσωματωμένους αισθητήρες

Το καινοτόμο ύφασμα είναι ελαφρύ, κατασκευασμένο από ίνες λιναριού -ένα φυσικό, ανανεώσιμο και οικονομικό υλικό- και εμπλουτισμένο με εξαιρετικά λεπτά αγώγιμα σύρματα, μικρότερα του ενός χιλιοστού.

Η ενσωμάτωση γίνεται απευθείας στη διαδικασία ύφανσης, γεγονός που το καθιστά εξαιρετικά ανθεκτικό σε μετατοπίσεις. Χοντρά νήματα και μεγαλύτερες αποστάσεις στις ίνες προσφέρουν επιπλέον σταθερότητα.

Το ύφασμα έχει σχεδιαστεί ώστε να αντέχει τόσο τις πιέσεις της εγκατάστασης όσο και τις σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, ενώ μπορεί να αντέξει ακόμη και το βάρος βαρέων οχημάτων κατά την κατασκευή.

Μετά τις επιτυχημένες εργαστηριακές δοκιμές, το σύστημα εφαρμόζεται πιλοτικά σε τμήμα δρόμου βιομηχανικής ζώνης, με τους αισθητήρες να καταγράφουν μεταβολές στην αντίσταση καθώς περνούν οχήματα. Τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μια μονάδα μέτρησης στην άκρη του δρόμου και αναλύονται από λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης, το οποίο εντοπίζει μοτίβα φθοράς και εκτιμά την πορεία υποβάθμισης του δρόμου.

Το σύστημα διαθέτει και ψηφιακό πίνακα ελέγχου, με τα δεδομένα να είναι διαθέσιμα όχι μόνο σε αρμόδιους φορείς, αλλά και σε επιχειρήσεις, τοπικές κοινότητες και χρήστες του δρόμου που επηρεάζονται από τα έργα συντήρησης.