اجهزة استشعار تكشف مبكراً عيوب الجسور

من المفترض ان تخضع البنية التحتية في اي مجتمع لصيانة منتظمة للتعرف مبكراً على مواطن الخلل ومعالجتها قبل حدوث الكوارث.

تعد الجسور والكباري واحدة من البنى التحتية المهمة التي يجب فحصها ومراقبتها باستمرار،  خصوصاً الجسور المتقادمة والمخصصة لعبور السيارات في الطرق السريعة وذلك للتعرف على مدى سلامتها وصحتها لعبور السيارات عليها واصلاح العيوب التي تشوبها او استبدالها وذلك لتجنب انهيارها وما ينتج عنها من كوارث مروعة.
والسؤال الذي يطرح نفسه، هل يمكن بوسيلة تكنولوجية التنبؤ مبكراً بعيوب الجسور وتحذير المسؤولين لاتخاذ اللازم وتفادي اي كوارث محتملة.
الاجابة تأتي بنعم ومن جامعة ميريلاند الاميركية التي اعلنت مؤخراً عن تطويرها لتقنية تحذير مبكرة تتمثل في اجهزة استشعار لاسلكية متطورة يمكن بواسطتها تجنب انهيار الجسور وتفادي وقوع كوارث، وبالتالي انقاذ حياة المئات من الاشخاص، وتخطط الجامعة لتوسيع نطاق تصنيع هذه التقنية وتسويقها تجارياً.
يقول احد الباحثين من قسم الهندسة الكهربائية والكومبيوتر بجامعة ميريلاند الاميركية الذي طور هذه التقنية بأنه لو كانت هذه التقنية متاحة منذ سنوات مضت لكانت هناك فرصة جيدة لامكانية تجنب انهيار بعض الجسور حول العالم.
ووفقاً لتقديرات الجمعية العالمية للمهندسين المدنيين، فان واحداً من كل اربعة جسور في بعض الدول اما ناقص هيكلياً او بال وظيفياً.

خطوة علمية
ولهذا تأتي التقنية الجديدة التي صممتها جامعة ميريلاند خطوة علمية مهمة بخصوص مراقبة سلامة الجسور، فقد صمم الباحثون اجهزة استشعار لاسلكية صغيرة ترصد وتحول دقيقة بدقيقة البيانات الخاصة بسلامة هيكلية الجسر الى المسؤولين، حيث يقوم كومبيوتر مركزي بتحليل هذه البيانات وتحذير المسؤولين على الفور من اي مشكلات محتملة.
ان هذا الاسلوب الجديد يجعل الصيانة الوقائية امراً معقولاً وحتى في الوقت الذي تكون فيه الميزانيات قليلة فسوف يكون المسؤولون قادرين على اللحاق بمشكلات الجسور واصلاحها في وقت مبكر.
وتتمثل مؤشرات قياس اجهزة الاستشعار لسلامة هيكلية الجسر، في الاجهاد والاهتزاز والمرونة والميل والتشوه والتسارع وتطور شقوق المعادن.
اجهزة الاستشعار هذه التي تم تصميمها صغيرة الحجم ولاسلكية ولا تتطلب عملياً أي صيانة، ومن المتوقع ان تستمر لاكثر من عقد من الزمن، كما ان تكلفتها منخفضة، فحجم جسر الطريق السريع يحتاج في المتوسط لنحو 500 جهاز استشعار.

طبقات مرنة
ميزات تقنية اجهزة الاستشعار هذه انها منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة وصغيرة الحجم وسوف تعد ثورة في مجال مراقبة سلامة الجسور، فهي رقيقة الحجم يصل سمكها الى اقل من 5 ميلليمترات مكونة من طبقات مرنة عدة، الاولى منها لقياس الدعامات الهيكلية للجسر والثانية تعمل كمخازن للطاقة والثالثة لتوصيل البيانات، والطبقة الخارجية تحصل على الطاقة من الضوء وموجات الراديو المحيطة.
ان اجهزة الاستشعار الجديدة توفر تحسناً كبيراً مقارنة بالتكنولوجيا الحالية، فمن خصائص ومميزات هذه الاجهزة انها لا تتضمن اسلاكاً وبطاريات ولا يخصص لها مصدر طاقة خارجية ولا تحتاج الى صيانة تقريباً ومنخفضة التكلفة وسهلة وسريعة التركيب، كما انها مناسبة للجسور الجديدة والقائمة حالياً.

اكثر كفاءة
ولمدة عام تقريباً قام احد الباحثين باختبار الجهاز الجديد، حيث تم قياس المعالم الهيكلية لجسور الطرق السريعة في بيئة حقيقية. وقد مكنه ذلك من تحسين اداء الجهاز واختبار استهلاكه للطاقة الذي يعد نموذجاً حديثاً وصغيراً واكثر كفاءة في استهلاكه للطاقة بـ 10 مرات عن الاجهزة السابقة، كما سمح الجهاز باجتبار استجابة الجسر للتغيرات في الظروف الجوية وايضاً حركة المرور.
على سبيل المثال تم قياس كيفية تمدد المعدن وانكماشه وفقاً لارتفاع درجة الحرارة وانخفاضها ومقارنة استجابة المعدن خلال فترات الذروة والاحمال الخفيفة.

طنوس داغر