אוטומציית האחזקה החזויה של תשתיות בטון

This post is also available in: English (אנגלית)

אחד ההיבטים הקריטיים ביותר של הנדסה אזרחית הוא קביעת המצב המדויק של סדקים בתשתית בטון, וטכנולוגיות מתקדמות כמו בינה מלאכותית יכולות להקל על המשימה של המהנדסים והפקחים.

הוגו ניק, סטודנט לתואר שני בהנדסה אזרחית, שאל את עצמו איך ניתן לעשות זאת בצורה היעילה ביותר, והקדיש את פרויקט המאסטר שלו לפתרון הבעיה.

אנריקה קורס סוג'ו, עוזר דוקטורט ב-IBETON ואחד ממנהלי הפרויקט של ניק, הסביר: "זה נורמלי שסדקים מופיעים בבטון מחוזק, וסדקים אלה יכולים להיפתח או להיסגר בהתאם לסוג העומס שהם נתונים לו. החלק המסובך הוא לדעת אם סדק הוא מסוכן ואם יש סיכונים קשורים".

לפי Techxplore, מהנדסים כיום בודקים מבנים רק על ידי התבוננות בעין בלתי מזוינת ושימוש בכלי מדידה פשוטים, אבל שיטות כאלה יכולות להיות לא מדויקות ומביאות לכך שאזורים שקשה להגיע אליהם בסופו של דבר לא נבדקים. לכן פותחו שיטות אוטומטיות לזיהוי סדקים, והתעשייה מאמצת אותן בקצב מהיר.

מאז שניק סיים את לימודיו הוא בדק שתיים מהשיטות האוטומטיות החדשות הללו, תוך שהוא בוחן את נקודות החוזק והחולשה של כל אחת מהן.

השיטה הראשונה נקראת מתאם תמונה דיגיטלי – היא מבוצעת בעיקר במעבדה וידועה כמדויקת יותר מבין השתיים. היא כרוכה בבניית העתקי בטון של מבנים והצבת עומסים עליהם כדי ליצור סדקים באופן מלאכותי. לאחר מכן, המהנדסים מצלמים תמונות דיגיטליות במהלך כל התהליך ומריצים אותן באמצעות אלגוריתם אשר מנתח אותן ומייצר שדות התקה ושדות עיוות עבור הסדקים, ומעניקה למהנדסים אינדיקציה ברורה כיצד הם נפתחים.

השיטה השנייה נקראת "קצה מקטע סופי" (Finite-segment edge) ו"גישה מלאה" (full-edge approach) – היא פותחה במעבדה להנדסת רעידות אדמה ודינמיקה מבנית של EPFL, ועדיין נמצאת בשלב ניסיוני. היא דורשת מפקחים לצלם תמונה של סדק שהם מוצאים באתר, ואז אלגוריתם זיהוי מנתח את התמונה באמצעות בינה מלאכותית. ניק הסביר על שיטה זו: "האלגוריתם הוא למעשה רשת עצבית שהוכשרה על אלפי תמונות ויכולה לחזות זיהוי סדק. פקחים מתחילים לבחון את השיטה הזו בשטח, ויש לה מספר יתרונות".

ניק חקר את היכולות של השיטה ומצא כי כדי לקבל קריאות מדויקות של סדק בעובי 0.3 מ"מ המצלמה צריכה להיות במרחק של כ-35 ס"מ ממנו. זה מראה כי השיטה קלה לשימוש, וניתנת ליישום עם טלפון חכם או רחפן, ולכן מתאימה לזיהוי באזורים שקשה להגיע אליהם.

עם זאת, הדיוק של האלגוריתם עוד טעון שיפור, ושיטת מתאם התמונה הדיגיטלית כיום אמין יותר (במיוחד עבור סדקים קטנים מאוד), ולכן יש להשתמש בשתי השיטות בעתיד הקרוב כדי לסייע מהנדסי בדיקה לאסוף נתונים מלאים יותר על המצב הכללי של מבני בטון מחוזק.