SBIR Phase I: Wireless Accelerometer Network and Integration with Point Clouds for 3D Stability Monitoring

SBIR 第一阶段:无线加速度计网络以及与点云集成以实现 3D 稳定性监控

基本信息

  • 批准号:
    1249022
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-01-01 至 2013-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will create a rock and soil monitoring technology based on the integration of wireless accelerometers and topographic point clouds. The wireless accelerometers could be deployed in open-pit mines, highways, and other critical areas including dam and bridge foundations. In some uses of the system, such as mines and quarries and along highways, routine vibrations from blasting and highway traffic would be used to sound the accelerometers, determine resonance frequencies, and predict when unstable ground conditions are occurring. In other uses of the system, the accelerometers could be sounded manually to predict the stability of critical structures near dam and bridge foundations. Point cloud processing software will be developed to serve as the key visualization and analysis tool for the accelerometer data, and by integrating sensor point clouds with traditional topographic point clouds, new instability prediction methods will be developed. Specific research activities include field accelerometer monitoring and LIDAR scanning in an open-pit mine and an interstate highway, processing vibration data to determine source properties and ground frequencies, modifying point cloud software to accept sensor point clouds, and developing procedures for predicting unstable ground movement from resonance frequencies.The broader impact/commercial potential of this project are related to increased safety, both the safety of workers (mining, highway, rail, dam, etc.), and the safety of the general public that are impacted by unstable rock and soil structures along highway and rail slopes and bridge and dam foundations. By closely monitoring the vibrations due to blasting, the damage to rock and soil structures as well as buildings and other structures can be reduced. This increases safety and also reduces the cost of stabilizing slopes and buildings. By utilizing inexpensive accelerometers, this technology would allow long stretches of potentially unstable highway and rail slopes to be monitored. Even though this proposal is focused on the stability of rock and soil structures, it could have future applications in much broader fields including the stability of civil structures such as buildings and bridges, and the monitoring of construction and manufacturing sites. The proposed monitoring system would collect valuable information on rock and soil resonance frequencies and associated instability that would be of interest to companies and universities. By continually monitoring potentially unstable rock and soil exposures, a large database of useful information would be collected.
这个小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目将创建一个基于无线加速度计和地形点云集成的岩石和土壤监测技术。无线加速度计可以部署在露天矿、高速公路和其他关键区域,包括大坝和桥梁基础。在该系统的某些用途中,例如矿山和采石场以及沿着高速公路,来自爆破和高速公路交通的常规振动将用于使加速度计发声,确定共振频率,以及预测何时发生不稳定的地面条件。在该系统的其他用途中,加速度计可以人工发声,以预测大坝和桥梁基础附近关键结构的稳定性。将开发点云处理软件,作为加速度计数据的关键可视化和分析工具,并通过将传感器点云与传统地形点云相结合,开发新的不稳定性预测方法。具体的研究活动包括露天矿和州际公路的现场加速度计监测和激光雷达扫描,处理振动数据以确定源属性和地面频率,修改点云软件以接受传感器点云,以及开发用于从共振频率预测不稳定地面运动的程序。工人的安全(采矿、公路、铁路、水坝等),以及受到公路和铁路斜坡以及桥梁和水坝基础沿着不稳定岩石和土壤结构影响的公众安全。通过密切监测爆破引起的振动,可以减少对岩石和土壤结构以及建筑物和其他结构的破坏。这增加了安全性,也降低了稳定斜坡和建筑物的成本。通过使用廉价的加速度计,这项技术将允许长时间监测潜在不稳定的公路和铁路边坡。尽管该建议的重点是岩石和土壤结构的稳定性,但它可能在更广泛的领域中有未来的应用,包括建筑物和桥梁等土木结构的稳定性,以及建筑和制造现场的监测。拟议的监测系统将收集有关岩石和土壤共振频率以及相关不稳定性的宝贵信息,这些信息将对公司和大学感兴趣。通过持续监测潜在不稳定的岩石和土壤暴露,将收集到一个包含有用信息的大型数据库。

项目成果

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