Ứng dụng AI quan trắc phòng ngừa từ sớm, từ xa nguy cơ sập cầu

Năm 1994, một phần giàn cầu trên của Cầu Seongsu tại Seoul, Hàn Quốc đổ gãy, khiến 32 người tử vong. Năm 2018, cầu Ponte Morandi ở Genoa (Italy) sụp đổ, khiến 43 người tử vong.

Mới nhất, ngày 9/9, cầu Phong Châu tại Phú Thọ bất ngờ đổ sập, khiến 10 phương tiện di chuyển trên cầu bị nước cuốn trôi, hiện còn 8 người mất tích.

Các chuyên gia Vương quốc Anh cho biết, dữ liệu tốt hơn sẽ cải thiện khả năng quản lý tài sản cũng như rủi ro đối với các cây cầu. Tại nước này, nhiều cây cầu cũ kỹ được xây dựng từ sau Thế chiến II, đang đối mặt với tình trạng xuống cấp ngày càng tăng. Do đó, họ tìm đến giải pháp căn cơ bắt đầu từ việc thu thập và phân tích dữ liệu tình trạng cầu.

Thông thường, các cuộc kiểm tra tình trạng cầu thường dựa vào đánh giá trực quan (bằng mắt) và các công cụ đơn giản (búa). Điều này dẫn đến sự khác biệt về cách giải thích và kết luận hiện trạng. Không chỉ vậy, việc sử dụng nhân lực con người trực tiếp tiếp xúc hiện trạng, cũng là một mối nguy hiểm tiềm tàng.

Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong trí tuệ nhân tạo (AI), máy học, robot, thị giác máy tính và công nghệ âm thanh có thể tạo ra cuộc cách mạng đối với công tác bảo trì cầu đường.

Tại Anh, Arcadis, tập đoàn tư vấn thiết kế giải pháp kỹ thuật bền vững đa quốc gia, đã bắt tay với Niricson để xây dựng một quy trình số hóa kiểm tra công tác bảo trì và đánh giá hiện trạng những cây cầu từ sớm, từ xa.

Giải pháp sử dụng thiết bị robot tự động như máy bay không người lái (drone) để thu thập ba lớp dữ liệu.

Đầu tiên, hình ảnh quang học phát hiện và định lượng các khuyết tật bề mặt như vết nứt và bong tróc. Thứ hai, cảm biến hồng ngoại xác định các vấn đề bên dưới bề mặt như bong tróc và độ ẩm xâm nhập lên đến 50 mm từ bề mặt bê tông trên cùng. Cuối cùng, cảm biến âm thanh có thể phát hiện và định lượng sự tách lớp lên đến 200mm trong bê tông.

Dữ liệu nhiều lớp sau khi thu thập bằng robot, cảm biến sẽ được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng có tích hợp công nghệ học sâu, tự động phát hiện và định lượng các khiếm khuyết. Phần mềm tạo ra bản đồ khiếm khuyết hiển thị vị trí và mức độ khiếm khuyết trên bề mặt và dưới bề mặt.

Từ đó, các kỹ sư quan trắc sử dụng thông tin để “hội chẩn”, đánh giá tình trạng cầu một cách nhất quán và toàn diện. Dữ liệu này được đưa vào hệ thống quản lý rủi ro và tài sản, cho phép đưa ra quyết định hiệu quả về sự an toàn và độ bền lâu dài của tài sản.

Theo Trung tâm Nghiên cứu Chung EU (JRC), tổng chiều dài các cây cầu hơn 100 mét tại khu vực này là 1234 km. Tuy nhiên, nhiều trong số đó đã được xây từ thời bùng nổ kinh tế năm 1950 và đến nay đã đạt hết vòng đời. Không chỉ vậy, phần lớn các cây cầu chịu lưu lượng giao thông nhiều hơn so với thiết kế nguyên bản, do tốc độ đô thị hóa.

Báo cáo của JRC cũng chỉ ra một số công nghệ mới nổi có thể được ứng dụng để phát triển các hệ thống quan trắc chi phí rẻ, quy mô lớn, dễ dàng lắp đặt, chẳng hạn như drone, camera, hình ảnh vệ tinh hay thậm chí dữ liệu từ các cảm biến gắn trên các phương tiện lưu thông qua mặt cầu.

(Tổng hợp)