نظارت بر وضعیت زیرساخت جاده ها با استفاده از قابلیت های گوشی های هوشمند

کلیک- جاده های آمریکا و جهان به کمک فوری نیاز دارند. در سال ۲۰۱۳ گزارشی در مورد وضعیت زیرساخت های جاده های آمریکا منتشر شد و انجمن مهندسان عمران آمریکا به زیرساخت های جاده های این کشور امتیاز D دادند. طبق این گزارش ۳۲ درصد جاده های این کشور از کیفیت لازم برخوردار نیستند و در آن بیشتر به خیابان ها و مسیرهای مناطق شهری که به تعمیر نیاز دارند، توجه شده است. طبق این گزارش تنها ۱۵ درصد مسافت پیموده شده در مناطق روستایی در آزاد راه هایی بین ایالتی، بر روی مسیرهای هموار صورت گرفته است که نامناسب بودن جاده ها در این مناطق را نشان می دهد. البته این رقم در مناطق شهری به ۴۵ درصد می رسد. شرایط نامناسب این جاده ها باعث آسیب به وسایل نقلیه و افزایش مصرف سوخت می شود و این دو مورد هر سال به هر راننده آمریکایی به طور متوسط ۳۲۴ دلار هزینه تحمیل می کند.

مسئولان شهری شهرهای آمریکا به دنبال این هستند که وضعیت خیابان های شهرها را به میزان قابل توجهی بهبود ببخشند. با توجه به تعداد کم پرسنل به کار گرفته برای نظارت بر کیفیت خیابان ها و همچنین بودجه کمی که به این کار اختصاص داده شده است، بهبود وضعیت خیابان های شهرهای آمریکا روند خوبی ندارد؛ برای مثال کنترل وضعیت خیابان های شهر بوستن به دلیل اینکه فرایند پر هزینه و زمانبری است، هر سه سال یک بار صورت می گیرد و ممکن است وضعیت یک خیابان چندین سال کنترل نشود. در برخی از شهرها به منظور بهبود عملکرد سیستم های کنترل وضعیت خیابان ها، سیستم های دیجیتالی جایگزین سیستم های قدیمی شده است. این سیستم های دیجیتالی می توانند کیفیت زیر ساخت ها را بیشتر و دقیق تر ارزیابی کنند. این سیستم های دیجیتالی به دو صورت اجرا شده اند. نخستین روش با نصب تعدادی از حسگرها که بر روی وسایل نقلیه نصب شده اند و اطلاعات را جمع آوری کنند، انجام می شود. این خودروها معمولا در تملک شهرداری های شهرها قرار دارند و یا به صورت قراردادی در اختیار آن ها قرار داده می شود. دومین روش، جمع آوری اطلاعات در مورد وضعیت جاده با استفاده از قابلیت های گوشی های هوشمند است.

جمع آوری اطلاعات به وسیله خودروها

در این روش حسگرهایی بر روی خودروها نصب می شوند و خودرو های در حال حرکت، دائما اطلاعات مسیرها و خیابان های اطراف خود را جمع آوری می کنند. مزیت این روش نسبت به روش های قدیمی این است که جمع آوری اطلاعات در این روش پایدارتر و هدفمندتر است.

برای کنترل و نظارت وضعیت خیابان ها، سیستمی را می توان کارآمد نامید که از ابزار مناسبی برای نظارت و همچنین یک نرم افزار مناسب برای تحلیل اطلاعات، برخوردار باشد و به مسئولان شهری کمک کند تا اطلاعات را به صورت کارآمد و با هزینه کم جمع آوری کنند. چنین سیستمی که StreetScan نامیده می شوند، می تواند از وسایلی همچون رادار، GPS، میکروفون، حسگرهایی که فشار تایرها بر سطح خیابان را بررسی می کنند و حسگرهای شتاب سنج، میزان بالایی از اطلاعات مفید را به دست آورد و شهردارهای شهرها دیگر مجبور نباشند هزینه های چند صد هزار دلاری برای خرید وسایلی که به همین منظور طراحی شده اند، صرف کنند که خود این موضوع با توجه به محدودیت های بودجه شهری، یک نگرانی برای شهرداری ها محسوب می شود.

سینسیناتی که یکی از شهرهای ایالت اهایوی آمریکا است، در سال ۲۰۱۵ از روش مبتنی بر وسایل نقلیه برای جمع آوری اطلاعات شهری استفاده کرد. با توجه به کاهش بودجه حمل و نقل و راهداری در آمریکا به دلیل بحران اقتصادی ۲۰۰۸، مسئولان شهری این شهر به دنبال روشی بودند که بتوانند با استفاده از آن مالی وضعیت خیابان و جاده ها را در بدترین شرایط به خوبی کنترل کنند. مسئولان این شهر با کمک شرکتی به نام INFRAME تصمیم گرفتند از سیستمی به نام PaCE یا Pavement Condition Elevator (سیستم ارزیابی میران هموار بودن جاده ها) که در آن از دوربین، لیزر و دیگر تجهیزات کنترل کننده استفاده شده است و عملکردی همانند سیستم StreetScan داشت، برای بررسی سطوح جاده ها و همچنین تهیه تصاویری با وضوح یک میلیمتری همراه با مختصات جغرافیایی، به منظور جمع آوری دقیق اطلاعات و کمک به مسئولان برای هدفمند کردن صرف هزینه ها برای برطرف مشکلات جاده ها و همچنین فعالیت های شهری به همین منظور انجام می شوند، استفاده کنند. مسئولان شهر سینسیناتی تلاش می کنند با تأمین بودجه لازم از محل برنامه تسریع سرمایه گذاری، تداوم روند بهبود وضعیت کنترل جاده ها و خیابان ها را حفظ کنند و با این کار امنیت جاده ها و شبکه راه ها را تأمین کنند و با برآوردن نیازهای ضروری جاده ها، موفق به صرفه جویی در هزینه ها در بلند مدت شوند.

استفاده از قابلیت های گوشی های هوشمند برای کنترل وضعیت شهرها

روش دوم دیجیتالی کنترل وضعیت خیابان های شهرها، استفاده از قابلیت های گوشی های هوشمند است. مسئولان شهری می توانند با استفاده از تجهیزاتی که در گوشی های هوشمند تعبیه شده است، مانند GPS، دوربین و حسگر شتاب سنج، اطلاعاتی را در مورد کیفیت و وضعیت خیابان های شهر به دست آورند، این وسایل می توانند بر روی وسایل نقلیه عمومی که در شهر تردد می کنند، نصب شوند و یا همانند سیستم کنترل ترافیک، برای جمع آوری اطلاعات با استفاده از منابع مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.

در سال ۲۰۱۵ این طرح به صورت آزمایشی در یکی از شهرهای آمریکا اجرا شد و یکی از محققان دانشگاه کارنگی ملون با همکاری سازمان خدمات عمومی شهر پیتسبورگ، دوربین های به کار گرفته در گوشی های هوشمند را برای گرفتن تصاویری از خیابان ها، بر روی وسایل نقلیه ای که در شهر تردد می کردند، نصب کرد. پس از گرفته شدن تصاویر، آن ها را همراه با مختصات جغرافیایی در نرم افزاری با یک الگوریتم خاص کامپیوتری وارد کرد. در این نرم افزار تصاویر طبقه بندی می شد و تصاویر مربوط به نواحی آسیب دیده از خیابان ها مشخص می شد. این محقق امیدوار است این سیستم بتواند به مسئولان شهری کمک کند تا بخش هایی از خیابان ها را که به بازسازی فوری نیاز دارد، شناسایی کنند. البته این طرح هنوز در مرحله بررسی و آزمایش است؛ اما انتظار می رود بتواند به کنترل کیفیت خیابان ها به صورت متداوم و با هزینه کم کمک کند. یک شرکت نوپای کانادایی به نام TotalPave نیز اپلیکیشنی مخصوص گوشی های هوشمند طراحی کرده است که با استفاده از حسگر شتاب سنج گوشی ها، وضعیت کلی کیفیت جاده ها را بررسی می کند و سپس اطلاعات مربوط به سایر موارد مانند چاله هایی که در جاده ها قرار دارد، به صورت دستی جمع آوری می شود. اطلاعات جامع و همچنین ابزار تحلیلی در یک درگاه وب (وب گاهی است که اطلاعات مختلف را از منابع مختلف به یک شکل جمع آوری می کند) مبتنی بر سرویس ابری در دسترس است. شرکت TotalPave که در شهرهای مختلف مبلغ ناچیزی که کمی بیشتر از قیمت یک گوشی هوشمند است، هزینه کرده است، موفق شد در یک رقابت مرتبط با سرمایه گداری شرکت های مختلف، مبلغ ۱۰۰ هزار دلار را از آن خود کند. این شرکت در نظر دارد این طرح را ابتدا در ۳۸ شهر کانادا به صورت آزمایشی اجرا کند و پس از آن طرح خود را به صورت رسمی در ۱۳۰۰۰ شهر آمریکای شمالی به صورت رسمی اجرا کند. این شرکت قصد دارد این طرح عظیم را با هزینه ای بسیار کمتر از خرید یا اجاره یک ون کنترل کننده وضعیت جاده ها، اجرا کند.

زمانی که چنین اپلیکیشن هایی بر روی وسایلی که در سطح شهر تردد می کنند، نصب شوند، می توانند در حداقل زمان و با حداقل فعالیت لازم، میزان بالایی از اطلاعات را جمع آوری کنند و با استفاده از این اپلیکیشن ها دیگر نیازی به بررسی های طولانی مدت و پر هزینه نیروهای انسانی نیست. با این وجود کسب اطلاعات از منابع مختلف و شهروندان در مورد کیفیت خیابان های مختلف می تواند اطلاعات زیادتر و غنی تری را در اختیار مسئولان شهری قرار دهد.

در شهر بوستون که معمولا بیشتر فناوری های مربوط به توسعه شهری، ابتدا در این شهر مورد بررسی و آزمایش قرار می گیرند، طرح جدید توسط اداره فناوری های مبتکرانه این شهر یعنی Urban New Mechanics با عنوان Street Bump توسعه یافته است که در آن یک اپلیکیشن موبایل رایگان مختص گوشی های آیفون بر روی گوشی ها نصب می شود که متن باز است و طراحی آن اقدامی در جهت تجهیز شهر بوستون به سیستم های کنترل کننده وضعیت شهرها با استفاده از قابلیت های گوشی های هوشمند است. البته در شهرهای دیگر نیز می توان از این اپلیکیشن استفاده کرد و قابلیت های آن را افزایش داد. البته با پرس و جو از رانندگانی که در هر روز در همه جای شهر تردد می کنند و همچنین با کمک متخصصان در زمینه فناوری و مسئولان شهر نیز می توان اطلاعات خوبی را در مورد وضعیت خیابان های شهرها به دست آورد و در زمان و هزینه صرفه جویی کرد. با استفاده از گوشی های هوشمند می توان بخش هایی از خیابان ها را که نیازمند ترمیم و بازسازی هستند، شناسایی کرد و مسئولان شهری اقدامات لازم برای برطرف کردن مشکل را سریعا انجام دهند.

آینده این فناوری ها

قطعا در آینده شهرهای بیشتری به ارزش خودکار سازی سیستم های نظارت بر کیفیت جاده ها پی می برند و برای انجام این کار از وسایلی با فناوری های پیشرفته استفاده می کنند و حتی به کسب اطلاعات از افرادی می پردازند که هر روز در خیابان های شهر تردد می کنند.

گوگل که همه ما می دانیم خالق سیستم عامل اندروید است و در زمینه فناوری های مرتبط با خودرو پیشتاز است، سال گذشته حق اختراع سیستمی را به نام خود ثبت کرد که در آن از GPS و حسگر شتاب سنج برای نظارت بر شرایط جاده ها استفاده می شود. در این سیستم هم از وسایلی که بر وسایل نقلیه نصب می شوند و هم از اجزای تلفن همراه استفاده شده است. با توجه به منبع این خبر، گوگل در آینده از این فناوری در خودروهای خودران خود استفاده خواهد کرد.

در آینده به احتمال بسیار زیاد سیستم های دیجیتالی نظارت بر شرایط جاده ها به دلیل دقت و کارایی بیشتر و همچنین هزینه کمتر، جایگزین روش های قدیمی کنترل شرایط جاده ها که توسط انسان انجام می شود، خواهند شد. ممکن است شهرهایی که از توانایی مالی خوبی برخوردار هستند روش های مبتنی بر استفاده از وسایل نقلیه را انتخاب کنند و شهرهای کوچک تر و یا شهرهایی که بودجه کافی ندارند، روش های مبتنی بر استفاده از گوشی های هوشمند را برگزینند. اگر پروژه هایی مانند Street Bump یا پروژه گوگل با موفقیت اجرا شوند، ممکن است روش های قدیمی نظارت بر وضعیت جاده ها که با بهره گیری از اطلاعات انجام شده از چند منبع مختلف انجام می شوند، کاملا منسوخ شوند.