A caccia di vibrazioni

Siamo sempre con la testa china su di loro, e troppe volte quando non dovremmo. Ne facciamo un uso eccessivo ed esagerato, eppure gli smartphone possono avere tante capacità. Un team di ricercatori ne ha trovata una molto interessante.

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Ponti: fondamentali il monitoraggio e la manutenzione

La storia recente ce l’ha insegnato nella maniera peggiore, i ponti necessitano di una costante e approfondita manutenzione, indispensabile per l’incolumità delle persone.
Sono strutture soggette a venti – possono essere anche molto forti –, allo spostamento delle coste e ai diversi agenti atmosferici, e devono essere necessariamente mobili, almeno in parte. Per tali ragioni i ponti sono caratterizzati da vibrazioni, movimenti spesso impercettibili ma rivelatori di cambiamenti in atto. Un vibrare che diventa dunque fondamentale per identificare per tempo l’insorgere di eventuali danneggiamenti e per poterli prevenire.
I sensori posizionati sui ponti – generalmente, accelerometri – servono proprio a questo monitoraggio. Rilevano le frequenze modali delle diverse vibrazioni, la loro risonanza. La variazione di tali frequenze può indicare la presenza di cambiamenti in atto nella struttura del ponte, quindi se la sua integrità strutturale si stia compromettendo.

Sensori mobili, l’idea dello smartphone

Le reti di sensori specializzati, però, hanno spesso costi elevati. Come fare per ampliare la capacità dell’intero sistema e renderlo più economicamente accessibile?
Ci ha pensato un team di ricerca del MIT – Massachusetts Institute of Technology – che ha trovato il modo di sfruttare ciò che già abbiamo a disposizione, ovvero i nostri smartphone.
Da anni i ricercatori avevano pensato che il ricorso a sensori mobili avrebbe agevolato la manutenzione delle infrastrutture. Unico neo era rappresentato dalla difficoltà di estrarre le informazioni utili che potessero garantire una certa precisione.
I ricercatori del MIT pare abbiano risolto questo problema. Nel loro studio, a cui hanno collaborato anche i colleghi del CNR-IIT, l’Istituto di informatica e telematica del CNR di Pisa, hanno ipotizzato che le informazioni sullo stato di salute strutturale dei ponti potessero essere estratte dai dati raccolti dagli smartphone, proprio durante il loro passaggio sui ponti. Gli smartphone in effetti raccolgono e mettono a disposizione set enormi di dati, il tutto sta nell’estrapolare quelli che servono allo scopo.
Al MIT quindi hanno sviluppato un’app per Android, ovvero un software speciale capace di raccogliere i dati degli accelerometri al passaggio sul ponte, e di estrarre le frequenze modali delle vibrazioni dal rumore di fondo generato da diversi fattori come il motore e le sospensioni dell’auto, dall’asfalto, dal resto del traffico etc.

I test tra Stati Uniti e Italia

L’applicazione è stata testata su due ponti: il Golden Gate Bridge a San Francisco, negli Stati Uniti, e un ponte a Ciampino, in Italia.

• sul Golden Gate Bridge sono stai effettuati centosettantaquattro attraversamenti con telefoni attivati e i dati raccolti sono stati confrontati con quelli di duecentoquaranta sensori fissi collocati sul ponte per tre mesi
• sul viadotto a Ciampino sono stati confrontati i dati di duecentottanta transiti con quelli di sei sensori fissi per sette mesi

I risultati ottenuti hanno dimostrato una corrispondenza tra i dati dei dispositivi mobili e quelli dei sensori fissi. Entrambi sono in grado di acquisire lo stesso tipo di informazioni sulle vibrazioni dei ponti, ciò significa che gli smartphone, se dotati dell’apposita app, semplicemente viaggiando a bordo dei veicoli in attraversamento sui ponti potrebbero dare un apporto importante al loro monitoraggio. Addirittura, i ricercatori del MIT hanno calcolato che simili informazioni potrebbero allungare la vita dei ponti tra il 15% e il ​​30% in più, in termini di anni.
Certamente il ricorso all’applicazione per smartphone, da solo, non sarebbe sufficiente in quanto non possiede la medesima precisione data dai sensori fissi, tuttavia può diventare un utile sistema di allerta, dando indicazioni sulla necessità di fare analisi più approfondite per verificare la situazione.

Insomma, l’ormai inseparabile strumento di vita quotidiana di tutti noi potrà diventare persino un mezzo per garantire una maggiore sicurezza di ponti e viadotti nei nostri territori.

Lo studio e i suoi primi risultati sono stati pubblicati sulla rivista Communications Engineering.

Musica: “Guarda come dondolo” – Edoardo Vianello
Foto in copertina: Richard Alexander da Pixabay

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