‘เยอรมนี’ ฝัง ‘เอไอ’ ไว้ในพื้นถนน เช็กความเสียหายแบบเรียลไทม์ ซ่อมแซมทันเวลา

นักวิทยาศาสตร์พัฒนาผ้าอัจฉริยะที่ฝังเซนเซอร์ไว้ สามารถติดตามสภาพพื้นผิวถนนยางมะตอยได้แบบเรียลไทม์ นับเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่จะช่วยให้การปรับปรุงพื้นผิวถนนมีความยั่งยืน คุ้มค่า และลดผลกระทบต่อผู้ขับขี่

ทีมนักวิจัยจากสถาบัน Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) ในประเทศเยอรมนี ร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญจากโครงการ SenAD2 ออกแบบผ้าชีวภาพอัจฉริยะ ที่เสริมด้วยสายเซนเซอร์นำไฟฟ้า ซึ่งฝังลงยางมะตอยโดยตรง เมื่อติดตั้งแล้ว ผ้าจะวัดความเครียดและแรงเค้นภายในชั้นฐาน โดยอัลกอริทึมเอไอ จะวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสภาพถนนแบบเรียลไทม์

สถาบันระบุว่า การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะทำให้ความต้านทานไฟฟ้าของผ้าเปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้มีข้อมูลเกี่ยวกับสภาพถนนไหลเวียนอย่างต่อเนื่อง พวกเขาหวังว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซนเซอร์และเอไอ นี้จะช่วยประเมินสภาพโครงสร้างถนนแบบเรียลไทม์

ส่วนใหญ่แล้ว จะเกิดการบำรุงรักษาถนนก็ต่อเมื่อเห็นว่าพื้นผิวของถนนเกิดความเสียหาย แต่ไม่มีทางรู้ได้เลยหากเกิดความเสียหายภายในถนนหรือรอยแตกขนาดเล็กหรือไม่ นอกจากจะต้องเจาะแกนถนนแบบทำลายเพื่อประเมินความเสียหายที่ลึกลงไปเท่านั้น ซึ่งเป็นเรื่องยากและซับซ้อน อีกทั้งยังมีค่าใช้จ่ายสูง จำเป็นต้องปิดการจราจร ที่สำคัญยังทำให้ถนนมีอายุการใช้งานสั้นลงอีกด้วย

พื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยจึงได้สร้างระบบการวัดและวิเคราะห์อัจฉริยะที่สามารถตรวจสอบสภาพของชั้นฐานยางมะตอยได้โดยไม่ทำลายพื้นผิวในพื้นที่ขนาดใหญ่

“เป้าหมายของเราคือการวางแผนในระยะยาว เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของสภาพถนนอย่างต่อเนื่อง และนำไปใช้ในกิจกรรมการจัดการบำรุงรักษา” คริสตินา แฮ็กซ์เตอร์ นักวิทยาศาสตร์วิจัยที่ Fraunhofer WKI เปิดเผย

พื้นผิวถนนที่มีผ้าเอไอฝังอยู่
เครดิตภาพ: © Fraunhofer WKI 

แฮ็กซ์เตอร์กล่าวว่า ระบบนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกอย่างต่อเนื่องและช่วยพัฒนาความสามารถของนักวางแผนในการตัดสินใจว่าจำเป็นต้องปรับปรุงผิวถนนเมื่อใดและที่ใด เป้าหมายของทีมคือการติดตามและคาดการณ์การเสื่อมสภาพของถนนยางมะตอย 

“นวัตกรรมนี้จะไม่ได้ทำให้ถนนใช้งานยาวนานขึ้น แต่จะช่วยปรับปรุงความพยายามในการตรวจสอบสภาพถนน” เธออธิบายเพิ่มเติม

ถนนที่มีเซนเซอร์ในตัว

เซนเซอร์แบบใหม่นี้มีน้ำหนักเบา ผลิตจากเส้นใยป่าน ซึ่งเป็นวัสดุธรรมชาติที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และมีต้นทุนการผลิตต่ำ ทอด้วยลวดนำไฟฟ้าบางเฉียบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตร

วัสดุนี้ถูกผสานเข้ากับผ้าเส้นใยธรรมชาติโดยตรงในระหว่างกระบวนการทอ ทำให้มีความทนทานต่อการลื่นไถลหรือการเคลื่อนตัวสูง การใช้เส้นด้ายหนาและหนา รวมถึงระยะห่างที่กว้างช่วยให้วัสดุมีความเสถียรยิ่งขึ้น

“ผ้าต้องได้รับการออกแบบในลักษณะที่ไม่ทำให้โครงสร้างยางมะตอยเสียหาย และเซนเซอร์ต้องไม่เสียหายทั้งในระหว่างกระบวนการทอหรือเมื่อนำผ้าไปวางบนผิวถนน” แฮ็กซ์เตอร์อธิบาย

พื้นผิวถนนที่มีผ้าเอไอฝังอยู่
เครดิตภาพ: © Fraunhofer WKI 

ผ้านี้ผลิตขึ้นเพื่อรองรับน้ำหนักของรถบรรทุกและรถปูถนนในระหว่างการก่อสร้าง ผลิตบนเครื่องทอเรเปียร์คู่ที่ Fraunhofer WKI สามารถผลิตได้กว้าง 50 เซนติเมตร และความยาวตามต้องการ ทำให้สามารถปรับขนาดสำหรับการใช้งานจริงได้

“ผ้านี้ได้รับการออกแบบมาให้ทนทานต่อการติดตั้งและสภาพแวดล้อมที่เข้มงวด ดังที่การทดสอบเบื้องต้นของเราได้แสดงให้เห็น” แฮ็กซ์เตอร์สรุป เมื่อติดตั้งแล้ว เซนเซอร์จะส่งข้อมูลไปยังหน่วยวัดริมถนน ซึ่งจะจัดเก็บและส่งข้อมูลเพื่อการวิเคราะห์

จากนั้น ซอฟต์แวร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเอไอจะตีความข้อมู ลเพื่อระบุรูปแบบความเสียหายและประเมินว่าถนนจะเสื่อมสภาพลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป ระบบนี้ยังมีแดชบอร์ดดิจิทัล ที่จะช่วยให้ธุรกิจ ชุมชน และผู้ใช้ถนนที่ได้รับผลกระทบจากตารางการบำรุงรักษาสามารถเข้าถึงข้อมูลเชิงลึกได้

หลังจากการทดสอบความเป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการประสบความสำเร็จ ขณะนี้ระบบกำลังถูกทดลองบนส่วนถนนในเขตอุตสาหกรรม ผ้าเซนเซอร์ครอบคลุมความกว้างทั้งหมดของพื้นถนน โดยมีโหนดวัดบันทึกการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่อยานพาหนะแล่นผ่าน

ที่มา: Fox News, Interesting Engineering