Hvad der ligger nedenunder:Kognitiv GPR kan i høj grad fremskynde bybyggeri

At grave et hul i de fleste større byer - til nybyggeri eller reparation af infrastruktur - er ingen mindre opgave.

Med et dusin eller flere separate hjælpeprogrammer påkrævet for at inspicere jorden under gravstedet for en welter af forhindringer som vand, kloak- og gasrør, elektriske ledninger og elektriske generatorer - nogle så gamle, at de ikke findes på bykort - tilladelsesprocessen kan tage 18 måneder eller mere.

Transformationel ny teknologi, der udvikles i fællesskab af University of Vermont og University of Tennessee i Chattanooga, kan reducere inspektionsprocessen til en eftermiddags arbejde.

Det igangværende forskningsprojekt, "Underground Infrastructure Sensing, "vandt for nylig en Smart 50 -pris fra en koalition, der omfatter Smart Cities Connect, Smart Cities Connect Foundation og US Ignite hedrer de 50 "mest transformerende smarte projekter hvert år."

Teknologien, som støttes af to National Science Foundation -tilskud og en fra U.S. Ignite, blev fremvist i en demonstreret demo på Smart Cities Connect nationale konference i Kansas City den 29. marts.

Projektets mål er fedt, sagde Dryver Huston, en maskiningeniør professor ved University of Vermont, og projektets hovedforsker.

Når teknologien er fuldt udviklet, "en person med augmented reality -beskyttelsesbriller eller en specielt udstyret smartphone eller tablet vil kunne gå over det område, der skal inspiceres, kig ind i enheden og se detaljeret, hvad der er under jorden seks til 12 fod nede, " han sagde.

Jordbunden radar med videospil-lignende billeder

Projektet, som Huston beskriver som "kognitiv" jordgennemtrængende radar, har to hovedkomponenter.

På University of Vermont, forskere - herunder elektroteknisk professor Tian Xa, Hustons UVM -samarbejdspartner - forfiner en avanceret radion, der trænger ind i jorden, eller GPR, system Huston udviklet, der kan kigge dybt under jorden for at opdage begravet infrastruktur, noget af det stammer fra midten af ​​1800-tallet, og oprette scanninger af det, den ser.

Forskerne er i stand til at lokalisere scanninger i et geografisk rum, programmet kan huske og strikke sammen til et kort-den kognitive del af projektet-ved hjælp af en almindelig 3D-scanning-smart-app.

Telefonen konverterer derefter de kornete radarscanninger til klart genkendelig, nuancerede tredimensionelle objekter ved hjælp af augmented reality-software, almindeligt anvendt til udvikling af videospil.

"Nettoresultatet er, at systemet ved, hvor du er, ved hvad der er nedenunder, og kan vise dig detaljerede billeder af, hvad der er, "Sagde Huston.

Computing i kanten

I sin anden hovedkomponent, forskere ved University of Tennessee Chattanooga, ledet af Dalei Wu, en adjunkt i datalogi og teknik, udvikler en edge computing -platform, der gør det muligt at behandle den enorme mængde data, der genereres af UVM -teamets teknologipakke nær dataindsamlingsstedet - ved dets "kant", så det hurtigt kan videresendes tilbage til radaroperatøren i realtid som området bliver kortlagt - eller, senere, til forsynings- eller bygningsarbejdere, der går på stedet for at se, hvad der ligger nedenunder.

Konventionel cloud computing, der var afhængig af en fjern centraliseret server, kunne ikke levere denne feedback -loop uden hyppige pauser og forlængede forsinkelser i det visuelle.

Wu's team udvikler også et krypteringssystem, der holder infrastrukturdata sikre, når de flyder frem og tilbage, adressering af en central bekymring for sikkerheds- og retshåndhævende embedsmænd.

"Ground-truthing" viser, at teknologien er på rette spor

Efter at have arbejdet med teknisk udvikling i tre år, Huston og hans team har brugt de sidste seks måneder på at "jord-kaste" radarscanninger og den tilhørende teknologi på University of Vermont campus og i nabobyen Winooski, med Burlington planlagt til foråret.

I partnerskab med universitetets fysiske fabriksteam og byarbejdere i Winooski, Huston og hans team tog scanninger af underjordisk infrastruktur på gravsteder, før arbejdet fandt sted, sammenlignede derefter, hvad GPR viste med, hvad der faktisk var der.

"Det tjekkede ud, "Sagde Huston.

Lignende arbejde fandt sted i Chattanooga i december sidste år, med edge computing -komponenten tilføjet.

Wu's team var i stand til at overføre den enorme mængde data, der genereres af GPR og 3D-scanningssoftwaren fra en gade nær universitetet tilbage til en server på campus i realtid, en teknisk udfordring af højeste rækkefølge, Sagde Wu. Han gør også fremskridt i udviklingen af ​​krypteringssystemer.

"Vi banede vejen til at gå videre, " han sagde.

Et system som det, der udvikles af Huston og Wu, er hårdt nødvendigt. Ifølge American Public Works Association, en underjordisk forsyningslinje bliver ramt, gennemsnitlig, hvert 60. sekund i USA, som koster nationaløkonomi milliarder af dollars. En undersøgelse foretaget af National Research Council på National Academy of Sciences fandt ud af, at kun 35 procent af de kommunale brugsregistre er komplette og opdaterede.

Både Burlington og Chattanooga er amerikanske Ignite -byer med gigabit -netværk med høj hastighed. Arbejdet mellem Huston og Wu lettes af denne højhastighedsforbindelse.

Derudover BTV Ignite, Burlingtons digitale byinitiativ, har arbejdet tæt sammen med UVM for at støtte og promovere projektet.

"UVM's arbejde med registrering af underjordisk infrastruktur er virkelig bemærkelsesværdigt, og et godt eksempel på, hvordan Vermont kan gå forrest i udviklingen af ​​digitale innovationer fra det 21. århundrede, "sagde Dennis Moynihan, administrerende direktør for BTV Ignite.