Forskere udvikler billige oversvømmelsessensorer

Som beboere i den lavest liggende stat i nationen, indbyggere i Delaware står over for faren for oversvømmelse af vejbanen regelmæssigt. Som følge heraf har statslige agenturer som Delaware Department of Transportation (DelDOT) gjort det til en prioritet at overvåge status på vejene, udsende advarsler om oversvømmelser og lukning af veje, der kan vise sig at være farlige for bilister.

De konventionelle sensorer, der sporer oversvømmelser på tværs af staten, er dyre at installere og vedligeholde. På grund af den pris, DelDOT har kun været nødt til at prioritere overvågning af områder med den højeste risiko for oversvømmelser. Men University of Delawares Center for Environmental Monitoring and Analysis (CEMA) søger at ændre det.

DelDOT har arbejdet med CEMA på adskillige projekter i fortiden og vidste, at det havde ekspertisen til at løse denne udfordring med oversvømmelsesovervågning, så den statslige styrelse gav et tilskud til centret for at eksperimentere med potentielle løsninger. Ved at bruge den finansiering, adskillige billige oversvømmelsessensorer, der kunne bruges til at udvide DelDOTs nuværende oversvømmelsesovervågningssystem, blev udviklet af CEMA Associate Director Kevin Brinson; CEMA Research Associate David Huntley; Matt Shatley, CEMA's research computing specialist; og Sean Hudson, en ph.d.-kandidat ved Institut for Geografi. Enhederne kunne koste så lidt som $150 hver og kræver minimal vedligeholdelse, som kunne give DelDOT mulighed for at overvåge veje, der oversvømmes mindre regelmæssigt, såvel som de almindelige problemsteder, at give agenturet et mere omfattende overvågningssystem for at holde Delaware-chauffører sikre og informerede.

CEMA testede flere enkle, men effektive metoder til at registrere oversvømmelsesniveauet på vejene. Hver bruger en anden type teknologi (sonic, optisk eller modstand), sensorerne var alle afhængige af en relativt billig, men effektiv mikrocontroller kaldet en Arduino. Disse minicomputere er alsidige, med kapacitet til at gøre meget mere end blot at registrere vandstande, og bruges ofte til miljømåling, hjemmeautomatisering og andre applikationer af både hobbyister og professionelle.

Alle tre af de testede teknologier viste sig at være succesfulde på området, selvom Brinson bemærkede, at visse metoder kan være mere passende til visse miljøer. Han understregede, at hensigten med denne felttest ikke var at finde en enkelt omkostningseffektiv metode til at registrere oversvømmelser, men snarere flere. Ved at have flere metoder til rådighed, offentlige myndigheder som DelDOT kan implementere en sensor, der er bedst egnet til miljøet med behov for overvågning.

For at bruge lavprissensorerne til at udvide oversvømmelsesovervågning, et netværk af flere sensorer i et område ville overføre information trådløst til DelDOT. Disse transmissioner vil sandsynligvis spænde fra periodiske forbindelser for at indikere, at systemet stadig fungerer til potentielt tre simple meddelelser:Vand nærmer sig vejbanen, vand har dækket vejbanen, og vejoversvømmelser har nået en farlig dybde.

I jagten på at reducere omkostningerne yderligere, Brinson ser på vejskilte og andre vejstrukturer som potentielle installationspunkter. Deres overflod langs vejkanter kunne ikke kun give bekvemme, allerede eksisterende installationsstrukturer, men kunne også minimere hærværk.

"Ingen bemærker skilte, de kører bare lige forbi dem, " sagde Brinson. "Vi kunne sætte vores sensorboks på bagsiden af ​​den, og du ville aldrig vide, at den var der."

Med hensyn til fremtiden for denne teknologi, projektlederen for lavprisprojektet for oversvømmelsesregistrering hos DelDOT, civilingeniør Silvana Croope, tilkendegivet, at hun håber at få det yderligere testet og ude i marken senest sommeren 2019.

"Vi vil starte diskussioner om denne omfattende implementeringsplan i slutningen af ​​efteråret, " sagde Croope. "Men fordi vi allerede har en indledende strategisk undersøgelse, som CEMA har sammensat, vi har faktisk allerede en køreplan for, at vi kan starte implementeringen."