Thiết kế hệ thống theo dõi và phát hiện bất thường cho cầu đường bộ dựa trên trí tuệ nhân tạo

Tác giả: PGS. TS. ĐẶNG XUÂN KIÊN
              PGS. TS. ĐỒNG VĂN HƯỚNG
              Trường Đại học Giao thông vận tải TP. Hồ Chí Minh
              ThS. HỒ LÊ ANH HOÀNG
              Trường Đại học Văn Hiến

Hệ thống giám sát thông số và cảnh báo cầu đường bộ tại nhiều nút cầu

Cầu là một phần rất quan trọng trong cơ sở hạ tầng giao thông, chúng rất tốn kém để xây dựng và bảo trì, có nhiều yếu tố dẫn đến sự xuống cấp của cầu. Đã có những sự cố sập cầu trong và ngoài nước dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng về tính mạng và tốn kinh phí. Điều đó dẫn tới, ngoài việc xây dựng cầu mới thì quan trọng phải có một hệ thống quan trắc cầu theo dõi tình trạng của những cây cầu này và đưa ra cảnh báo khi có sự cố để việc bảo trì cầu là cần thiết. Những tiến bộ trong công nghệ AI và IoT đã mang lại hệ thống giám sát và cảnh báo cầu, các công trình theo thời gian thực tự động [1-3]. Tại Việt Nam có rất nhiều cây cầu lớn đã ứng dụng hệ thống quan trắc như cầu Cần Thơ, Bãi Cháy, Thuận Phước..., tuy nhiên giám sát tình trạng cầu nhưng chưa liên kết giám sát tất cả các cầu tại một nơi [4]. Tại Hàn Quốc và Nhật Bản, nhiều cây cầu nhịp dài đã ứng dụng hệ thống quan trắc vào giám sát tình trạng cầu, tuy nhiên hệ thống hiện tại sử dụng phức tạp. Trong công trình này, chúng tôi thiết kế hệ thống giám sát thông số và cảnh báo cầu đường bộ trên nhiều cầu tại cùng một thời điểm, mỗi cầu được coi như một nút quan trắc, mỗi nút quan trắc này sẽ có cấu hình cũng như trang thiết bị khác nhau tùy vào loại cầu, dữ liệu tại các nút được đóng gói và truyền dẫn, lưu trữ bằng điện toán đám mây để theo dõi tình trạng và đưa ra cảnh báo ở tất cả các cầu thông qua công nghệ không dây ứng dụng quản lý, khai thác hệ thống quan trắc hiện nay và kết nối giữa các hệ thống quan trắc trên địa bàn rộng. Các cảm biến và camera được cài đặt trên các bộ phận khác nhau của cầu để giám sát tình trạng cầu và giao thông trên cầu. Tại bất kỳ thời điểm nào, nếu bất kỳ thông số nào trong số này vượt qua ngưỡng giá trị của hệ thống thì đưa ra cảnh báo cho trung tâm quản lý một báo động cho thực hiện các biện pháp phòng ngừa. Hệ thống sử mạng mạng nơ-ron tích chập (CNNs) [2,5] nhận dạng hình ảnh từ camera để dự đoán số xe trên cầu và ứng dụng công nghệ IoT [1,6] để giám sát trên website hay app từ xa các cầu sử dụng cơ sở điện toán đám mây Google Firebase [7] giúp trung tâm quản lý giám sát nhiều cầu cùng một thời điểm thông qua Internet trong các điều kiện và chất lượng mạng khác nhau nhằm đảm bảo trung tâm thu thập dữ liệu không bị gián đoạn thông tin tại bất kỳ thời điểm nào, chất lượng thông tin luôn đảm bảo.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây