Умный асфальт: льняное волокно, датчики и искусственный интеллект для постоянного и недорогого мониторинга дороги

Интеллектуальный асфальт способен определять состояние дорожного покрытия, а также прогнозировать будущие повреждения.

Движение транспорта, дождь, жара и холод – все это факторы, влияющие на износ дорожного асфальта. В долгосрочной перспективе все эти различные механические и термические нагрузки приводят к образованию трещин и дефектов асфальта, ухудшая его состояние.

Но если проверке подлежит поверхностная часть, то то, что происходит с более глубокими слоями под дорожным покрытием, такими как микротрещины, невозможно обнаружить невооруженным глазом. Для проведения оценок необходимо просверлить поверхностный слой и взять пробу материала. Действие, которое не только дорого обходится, но и еще больше наносит ущерб дороге.

Новый процесс планирования для более устойчивого и экономичного ремонта дорог был разработан немецким исследовательским институтом Фраунгофера. Это новая интеллектуальная система, которая заранее обнаруживает повреждения и постоянно контролирует состояние асфальтового слоя под ним. И делает это полностью и не причиняя никакого вреда. Как? Через сеть датчиков, интегрированных в асфальт.

«Наша цель — иметь возможность планировать на более длительный период времени, постоянно отслеживать изменения дорожных условий и на этой основе составлять прогнозы и интегрировать их в деятельность по управлению техническим обслуживанием.«, — говорит Кристина Хакстер, исследователь Fraunhofer WKI.

Инновационная и экономичная технология

Ответ — смесь льняных волокон и датчиков, недорогая в производстве и поэтому пригодная для использования на больших поверхностях. Провод датчика имеет диаметр менее одного миллиметра. Он вводится в процессе плетения непосредственно в ткань из натуральных волокон, которая обладает высокой устойчивостью к скольжению и смещению. В результате получается ткань с датчиками. «который должен быть спроектирован таким образом, чтобы не нарушать структуру асфальта. Датчики также не должны быть повреждены ни в процессе плетения, ни при вставке полотна в дорожное полотно»— объясняет Хакстер.

Устойчив к весу грузовых автомобилей

Когда автобусы и грузовики весом в несколько тонн проезжают по асфальту, ткань должна сопротивляться, и это удается благодаря ткацкому станку с двойным захватом от Fraunhofer WKI, который используется для производства сенсорной ткани. Ткань шириной 50 сантиметров и необходимой длины прошла испытания в лаборатории и выдержала как трудности монтажа, так и условия окружающей среды. Теперь следующим шагом являются испытания в промышленной зоне с высокой частотой движения тяжелых транспортных средств.

Как работает умный мониторинг асфальта

После внедрения в асфальт задача сенсорной ткани состоит в том, чтобы обеспечивать непрерывные измерения, позволяя изучать внутренние условия базового слоя асфальта. Как? Напряжения, вызванные проездом легковых и тяжелых транспортных средств, создают деформацию основного слоя асфальта, что вызывает изменения в показаниях электропроводящих датчиков. Изменение электрического сопротивления, которое можно измерить, пока провод датчика подключен к придорожному измерительному блоку, который сохраняет данные и передает информацию в программное обеспечение для анализа.

Умный асфальт, оснащенный искусственным интеллектом

И это еще не все. Исследователи Фраунгофера также разработали программное обеспечение искусственного интеллекта, используемое для анализа данных базового слоя асфальта. Эти расчетные модели определяют текущее состояние дорожного покрытия, но, прежде всего, они также позволяют прогнозировать развитие повреждений. Сделано совсем недавно.