新的UCF技术使用人工智能VR来监控桥梁建筑物的安全
监测国家老化建筑和桥梁的结构健康状况对于保障人们的安全并帮助防止 2021 年 Surfside 公寓倒塌等悲剧至关重要。
这就是为什么中佛罗里达大学的研究人员开发了四项新发明，利用人工智能和虚拟现实来改善建筑物、桥梁、道路和其他土木结构的结构健康监测。
“结构健康监测是国际上需要的一个领域，”中佛罗里达大学土木、环境和建筑工程系洛克希德·马丁·圣洛朗教授 Necati Catbas 说。“这几乎就像人类健康监测一样。随着年龄的增长，监测我们的健康状况变得非常非常重要。”
领导结构健康监测技术开发的卡特巴斯表示，发达国家的民用基础设施系统正在老化，但这些新技术可以提供帮助。
“通过更好地了解他们的状况，我们可以预测风险并更好地确定基础设施投资的优先顺序，”他说。
Catbas 表示，传统的监测方法涉及现场目视检查，人工检查既耗时又昂贵，并且可能导致道路和桥梁交通封闭。
除了时间和费用之外，结构老化或损坏的场地也可能对现场人员构成危险，即使他们穿戴个人防护装备。
Catbas 和他的研究团队开发了帮助解决这些问题的技术。
“多年来，我很幸运能够与许多在结构健康监测方面具有专业知识的人合作，我必须承认他们的贡献，”他说。“这不是一个人的努力。”
使用计算机视觉和增强/虚拟现实监测结构健康
Catbas 和他的团队开发的一项发明采用了计算机视觉，而另一项发明则采用了增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR)。
他说，计算机视觉可以补充传感器和结构健康状况的视觉检查，并且非常实用，因为它不需要桥梁、建筑物或塔等通道结构。
“我们可以使用相机，通过分析图像，我们可以提取有关这些桥梁和建筑物的有意义的信息，”他说。
该技术是一种综合结构健康监测系统，使检查人员无需在现场即可安全查看和准确评估结构的负载适性和适用性。
Catbas 表示，UCF 的发明使用安装在桥梁等结构上及其周围的摄像机来收集与结构使用相关的图像和位置数据。在桥梁示例中，数据与穿过桥梁的车辆相关。数据可以包括梁的移动、振动效应和速度引起的垂直或水平位移。当摄像机持续监控现场时，计算机视觉软件会处理和分析收集到的数据，为系统用户提供安全评估，其中包括有关结构变化和弱点以及直接损坏的信息。
该团队开发的第二项发明是沉浸式可视化系统，它使用 VR 和 AR 通过“虚拟访问”来分析结构。VR 提供了完全计算机模拟的环境，而 AR 则生成内容或将内容叠加到现实世界环境的实际视图上。
“利用这项技术，您几乎可以将专家带到灾区，例如建筑物和桥梁，就像飓风过后一样，”卡特巴斯说。“我几乎可以在佛罗里达州一座受损的桥梁上与可能在加利福尼亚州的同事讨论决定。”
与第一个发明一样，可视化系统使用摄像机和传感器提供有关结构的损坏检测和承载信息。此外，它还采用其他工具，如机器人、无人机 (UAV) 或无人机、激光雷达扫描仪和透视 热成像相机。凭借其可视化平台，该技术通过用户界面和复杂的计算机图形提供收集的数据和图像。其结果是获得站点的实时视图，并能够与来自不同地点(现场、全国甚至全球)的人们进行交互和沟通。
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