Att bara köra på vägen ger dig en känsla för det aktuella tillståndet för vår infrastruktur:sönderfallande och i behov av reparation. Förutom att bygga om eller ersätta nuvarande infrastruktur med ny konstruktion och material, ny teknik som sensorer erbjuder ett sätt för inspektörer att titta in i systemen nästan kontinuerligt.

Men att bara placera en sensor på sidan av en bro leder inte automatiskt till kostnadsbesparingar och en säkrare bro. Istället är det kostsamt att använda dessa sensorer och beror på hur en mängd olika faktorer samverkar för att vara fördelaktiga.

Forskare från Carnegie Mellon Universitys avdelning för civil- och miljöteknik (CEE) studerar effekten av information i beslutsfattande för infrastruktursystem, utnyttja tidigare arbete med CEE-alumnen Milad Memarzadeh. I en tidning som nyligen publicerades i Strukturell kontroll Hälsoövervakning , CEE Professor Matteo Pozzi och Ph.D. Studenten Shuo Li föreslog ett allmänt ramverk som utvärderar fördelen med att tillämpa avkänning och övervakningssystem på infrastruktur baserat på information kring infrastrukturkomponenten.

Föreställ dig att du är en broinspektör och du vill veta vad som händer inuti strukturen. De olika komponenterna i bron ändrar tillstånd på grund av åldrande och nedbrytning, så det finns osäkerhet om en komponents nuvarande tillstånd och hur den kommer att försämras över tiden. En sensor eller övervakningssystem skulle ge ett flöde av information som skulle ge dig denna information, och du kan med jämna mellanrum kontrollera komponentens tillstånd med viss precision. Om den används på rätt sätt, systemet skulle kunna förhindra en brokollaps. På samma gång, det kan också rädda dig från onödig reparation när bron inte behöver det.

"Det är inte så självklart hur mycket av en investering som bör riktas mot sensorer, och hur mycket som ska gå till eftermontering och utbyte, " sa Pozzi. "Det är fortfarande pågående arbete, bedöma vilka strukturer som bör övervakas och hur mycket man ska investera i var och en av dem."

I en perfekt värld, vi skulle tillämpa sensorer på varje infrastruktursystem. Men eftersom finansieringsresurserna är begränsade och avkänningssystem kan vara dyra att implementera och underhålla, instrumentering av varje bro med ett avkänningssystem är inte svaret. Därför, det är viktigt att utvärdera det faktiska värdet av informationen som sensorerna ger.

Ramverket som föreslogs av Pozzi och Li fann att det finns flera nyckelfaktorer som bestämmer värdet av avkänning:hur snabbt komponenten försämras, vilka åtgärder du kan vidta för att hantera försämringen, de ekonomiska kostnaderna för underhåll, kostnaden för reparationer, kostnaderna för fel eller fel på själva sensorn, hur exakt sensorn är, hur ofta sensorerna ger dig ett svar, och hur snabbt du kan reagera på informationen från sensorn. Till exempel, om ett avkänningssystem ger korrekt information men chefen inte kan reagera snabbt på informationen för att lindra problemet i tid, det kanske inte är värt kostnaden att ha sensorer. När resurserna är begränsade och det är komplicerat att allokera medel i komplexa infrastruktursystem, ramverket syftar till att ge kvantitativ vägledning.

"Investeringar i infrastruktur kan ge en betydande utdelning genom ökad säkerhet och minskning av trängsel och problem på grund av transportnätverket, till exempel, ", sa Pozzi. "Bland dessa investeringar, vissa skulle kunna allokeras till eftermontering eller byte av infrastrukturkomponenter, och en del skulle också kunna allokeras till sensorer. Vårt ramverk är inriktat på enheter som måste kontrollera och garantera säkerheten i en byggd miljö, för att hjälpa dem att fatta viktiga beslut angående våra infrastruktursystem."