Ingenjörer vid University of New Hampshire har designat ett unikt levande laboratorium på en tungt rest ikonisk bro som kan förändra hur infrastrukturen ses. Minnesbron, som förbinder Portsmouth, New Hampshire till Kittery, Maine, har utrustats med datasensorer som har förvandlat den till en självdiagnos, självrapporterande "smart" bro som fångar en mängd information från spannets hälsa till miljön runt den.

"Vi kallar det en" levande "bro eftersom den kan prata med oss ​​och ge värdefull information om dess hälsa - stressen som hanterar, hur lätt den rör sig, vad som händer runt det och till och med under det i floden Piscataqua, "sa Erin Bell, docent i anläggningsteknik och huvudutredare för Living Bridge -projektet. "Denna bro är inte bara för att få oss över vattnet, det kan lära oss så mycket mer om världen omkring oss. "

Broar är viktiga för vardagen, så forskarna som övervakade det mångfacetterade projektet såg detta som en unik möjlighet att utöka strukturens räckvidd.

"Att bygga en ny bro kan kosta samhällen miljontals dollar, så det finns intresse för att utforska sätt att få broar att göra mer än att bara transportera människor och varor, sa Bell.

I detta fall, landmärket för den vertikala hissbron var utrustad med 40 självdiagnostiserande sensorer som ger forskare, ingenjörer och allmänheten med information om strukturella prestanda, som vikt på bron, tornens beteende under en brohiss, belastning och acceleration, samt trafikmönster, väderförhållanden, havsnivå och tidvatteninformation. Det kommer också att ge brodesigningenjörer unik och innovativ information för att skapa nästa generations broar med maximal säkerhet, tillförlitlighet och effektivitet.

Med fördel av platsen, laget utökade projektet nedanför bron och byggde en flytande plattform som är fäst vid piren under bron. Den är utformad för att stiga och falla med växlande tidvatten och är utrustad med en egen väderstation och sensorer. Eftersom floden anses vara en hård marin miljö, plattformen kan vara avgörande för att samla in data som ebbflöde, översvämningsflöde, och väderförhållanden.

En tidvattenturbin installerad på plattformen fungerar som ett undervisningsverktyg för att testa livskraften hos en förnybar energikälla som skiljer sig från de mer traditionella solpanelerna. Designad och implementerad av ingenjörer och doktorander, forskare tror att det är det första i sitt slag som ligger under en bro. Eftersom floden Piscataqua är en av de snabbaste navigeringsvägarna på östra kusten, det var vettigt att försöka utforska användningen av flodens tidvatten.

"Det som är spännande med det här är att tidvattenenergi kan vara mycket förutsägbar, "sa Martin Wosnik, docent i maskinteknik. "Till skillnad från solpaneler, som kan vara opålitlig på grund av molniga dagar eller dåligt väder, tidvattenenergin är mer stabil eftersom vi kan förutsäga tidvattnet långt in i framtiden. "

Data som samlas in från turbinen och sensorerna kan delas över UNH, med andra kollegor och forskare och till och med inom samhället. Medan bryggsensorerna hjälper ingenjörer och brokonstruktörer att testa strukturella svar för framtida broar, annan information som finns tillgänglig på projektets webbplats används redan som undervisningsverktyg för K-12-lärare för att engagera studenter i medborgarvetenskapliga projekt för att bättre förstå rollen som vattenområden. Det finns också en telefonapp under utveckling som inte bara låter användarna lära sig om bron utan också om de omgivande stadsdelarna.

"Detta har varit ett fantastiskt tillfälle att belysa infrastrukturens större roll och hur den kan engagera samhället, "sa Bell." Vårt mål var att tänka på hur allt detta går ihop för att säkerställa att vi lär oss av bron, utbilda allmänheten och inspirera studenter, inte bara för nästa brobyggnad utan för nästa generation. "