Våren är här och vägarna är en enda röra. Men de dagar då bilister ringer för att anmäla gropar kan en dag vara ett minne blott.

Istället, nätverk av självförsörjande trådlösa sensorer skulle läggas under vägytan, tillhandahåller regelbundna uppdateringar om vägförhållanden till transportplanerare, förare med uppkopplade bilar och andra parter.

Det är löftet om ePave, ett gemensamt projekt som involverar University at Buffalo datavetare och forskare från Kinas Chang'an University.

"Vi vill upptäcka vägfel innan de inträffar, och i slutändan hjälpa bilister att undvika trafikolyckor på grund av skadade vägar, " säger Wenyao Xu, PhD, biträdande professor i datavetenskap och teknik vid UB, och en av projektets medledare.

Tanken på att bädda in sensorer i trottoaren är inte ny. Ett exempel på detta är de nedgrävda sensorerna i korsningar som får trafikljusen att ändras om ett annat fordon korsar vägen. Dessa system drivs av kablar som ansluter till trafikljus.

Många forskare försöker skapa mer intelligenta system med hjälp av trådlös teknik. Detta kan göra det möjligt att övervaka hela vägar, inklusive trafik och förhållanden under ytan, som tryck och fuktnivåer, det kan vara ett tecken på att gropar eller andra vägfel håller på att utvecklas.

Många föreslagna trådlösa system fokuserar på batterier. Problemet med den idén, Xu säger, är att transportplanerare skulle behöva riva upp vägen för att byta ut batterierna. Andra alternativa kraftkällor inkluderar solenergi, mekanisk och termisk energi, eller skörda omgivande radiosignaler. Men alla möter begränsningar med kostnad, installation, underhåll och andra frågor.

ePave försöker komma runt dessa problem genom att utnyttja piezoelektricitet - samma typ av elektrisk laddning som används av elektriska cigarettändare och akustiska gitarrpickuper - från den mekaniska påfrestning som fordon utsätter för vägar.

Varje sensor är ungefär lika stor som en nyckelbricka. Tester med en prototyp tyder på att de kan placeras så mycket som 500 fot från varandra. Två till tre centimeter nedanför vägen, de kan skörda och lagra tillräckligt med energi för att regelbundet upptäcka fukt, tryck och annan användbar information. Den kan sedan skicka dessa data var 10:e minut till relästationer så långt som 1, 000 fot bort.

Dessa relästationer kan byggas in i gatubelysning eller liknande strukturer, och data kan sedan överföras till ett nätverk via jordkablar. I tur och ordning, den informationen kan sedan delas med transportplanerare, uppkopplade bilar och andra.

Samtidigt som de lovar, ePave är ännu inte redo för vägarna. Forskare planerar att fortsätta studera systemet, inklusive livslängden för den piezoelektriska modulen, som de hoppas ska hålla i minst fem år och möjligen så länge som 20 år. De undersöker också hur man bäst bäddar in sensorerna, sätt att minska kostnaderna och andra frågor.

Mer information om systemet finns i en studie i tidskriften Sensorer .