Ngày 1/08/2007, vụ sập cầu I-35W ở Minneapolis, Hoa Kỳ mà không được cảnh báo đã đẩy hơn 100 chiếc ô tô xuống sông Mississippi, làm cho 13 người tử vong và 145 người bị thương. Trong vòng 5 năm kể từ đó, những tiến bộ về công nghệ cảm biến không dây đang tạo ra hệ thống cảnh báo để ngăn chặn các thảm kịch như thế này. Một thế hệ mới các thiết bị cảm biến không dây cần có để theo dõi toàn diện gần 150.000 cầu đường bộ ở Hoa Kỳ mà theo chính quyền liên bang, trong số 4 cầu thì có 1 cầu hoặc bị "thiếu hụt về cấu trúc" hoặc "lỗi thời".
Ngày 1/08/2007, vụ sập cầu I-35W ở Minneapolis, Hoa Kỳ mà không được cảnh báo đã đẩy hơn 100 chiếc ô tô xuống sông Mississippi, làm cho 13 người tử vong và 145 người bị thương. Trong vòng 5 năm kể từ đó, những tiến bộ về công nghệ cảm biến không dây đang tạo ra hệ thống cảnh báo để ngăn chặn các thảm kịch như thế này. Một thế hệ mới các thiết bị cảm biến không dây cần có để theo dõi toàn diện gần 150.000 cầu đường bộ ở Hoa Kỳ mà theo chính quyền liên bang, trong số 4 cầu thì có 1 cầu hoặc bị "thiếu hụt về cấu trúc" hoặc "lỗi thời".
Do vậy, các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland đã phát triển một hệ thống các cảm biến không dây nhỏ, bền, có hiệu quả năng lượng, ít phải bảo dưỡng và phần mềm phân tích dữ liệu được thu thập thời gian thực. Công ty startup có tên gọi Rensensys do kỹ sư Mehdi Kalantari, một trong các tác giả nghiên cứu làm chủ, đã sản xuất các hệ thống để sử dụng trong khu vực tư nhân và được thử nghiệm bởi các nhà chức trách về đường bộ bang Maryland.
GS về kỹ thuật dân dụng và môi trường Chung Fu, Giám đốc Trung tâm Phần mềm và công nghệ kỹ thuật cầu thuộc bang Maryland và là một trong số những người đứng đầu nhóm nghiên cứu cho rằng công nghệ không dây chắc chắn giúp giám sát hiện trạng cấu trúc của cây cầu có hiệu quả hơn. Nếu giá thành phần cứng và phần mềm của hệ thống giảm và được tiêu chuẩn hóa hơn nữa, thì hệ thống có thể được ứng dụng rộng rãi hơn trong 10 năm tới.
Trong khi đó, hệ thống đang ở giai đoạn thử nghiệm năm thứ 2 đối với cây cầu liên bang Maryland ở ngoại ô Washington, DC. Trong vòng 12 tháng qua, Kalantari đã nâng cấp hệ thống, làm cho nó hoạt động hiệu quả và mở rộng việc áp dụng cho khu vực tư nhân. Một số công ty quốc tế và tại Hoa Kỳ đang sử dụng hệ thống cho các dự án giao thông cũng như theo dõi sự an toàn của bề mặt công trình và sự an toàn của cần trục xây dựng cỡ lớn. Ngoài ra, kỹ sư Kalantari còn thích ứng các cảm biến cho mục đích giám sát các vết nứt trên các trụ cầu chìm dưới nước khoảng 35 m.
Gần 12 cảm biến nhỏ được lắp đặt chiến lược trên các cây cầu kích cỡ nhỏ và vừa có thể đo các yếu tố quan trọng như sức căng, độ rung, mức độ biến dạng, áp lực, độ nghiêng, độ dốc, độ dịch chuyển, hoạt động của vết nứt, độ ẩm và nhiệt độ và có giá thành thấp hơn so với công nghệ hiện nay. Vụ sập cầu gây thương vong thúc đẩy việc đưa ra các cảnh báo mới, tức thì.
Nhóm nghiên cứu đã trang bị cho hệ thống một loạt các chức năng cảm biến từ xa và phần mềm phân tích dữ liệu có khả năng phát hiện các bất thường về cấu trúc. Ngoài ra, hệ thống còn đưa ra các cảnh báo cho các kỹ sư bảo trì cầu qua email hoặc tin nhắn văn bản trong trường hợp có cảnh báo nghiêm trọng.
Những cây cầu mới "thông minh" sử dụng các mạng lưới cảm biến có dây để phát hiện sớm sự cố. Tuy nhiên, các hệ thống có dây này nói chung là quá đắt tiền để trang bị cho tất cả các cây cầu cũ. Kalantari ước tính, các công nghệ có dây hiện có ít nhất giá thành đắt gấp từ 10-50 lần so với hệ thống không dây do nhóm nghiên cứu của ông tạo ra.
Các số liệu thống kê mới nhất của Cục Giao thông liên bang (2010) liệt kê danh sách gần 70.000 cây cầu được xem là "thiết hụt về cấu trúc" cần được giám sát đặc biệt. Ngoài ra, hơn 77.000 cây cầu khác được xếp loại "lỗi thời", vượt quá tuổi thọ dự kiến và mang tải trọng lớn hơn mức chúng được thiết kế để chịu tải. Theo các yêu cầu của liên bang, những cây cầu thiếu hụt về cấu trúc cần phải được kiểm tra bề ngoài mỗi năm một lần. Các cây cầu khác phải được kiểm tra cứ 2-5 năm một lần.
Kalantari hy vọng trong những năm tới, hệ thống mới sẽ được thông qua và cấp chứng nhận từ các thành viên của Hiệp hội quan chức giao thông và đường bộ Hoa Kỳ và Bộ Giao thông Hoa Kỳ.
DT - Theo NASATI, phys.org