PFI-RP: Fiber Optic Sensing System for Smart Infrastructure Monitoring
PFI-RP:用于智能基础设施监控的光纤传感系统
基本信息
- 批准号:2234542
- 负责人:
- 金额:$ 54.71万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-15 至 2026-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Research Partnerships (PFI-RP) project is to significantly enhance the capability in predicting and managing life expectancy of large civil infrastructure . The future infrastructure systems need smart and fast sensors to assess their performance against designed parameters and predictive models. The project will integrate smarter information gathering sensors that will focus on safety, security, lower life cycle costs, and post-disaster surveys needs in new and current infrastructure. The broader implication will be in realizing the 'smart city' approach for hazard prevention and future city management. This will be achieved by actively monitoring operational conditions using fiber optic sensing technology developed in this project. Training courses will be offered to develop future leaders in the area of infrastructure engineering. Students from underrepresented minority groups will participate in the research and work closely with the industrial partner organizations bringing together designers, engineers, operators and owners. The proposed project makes a single low-cost fiber optic cable into thousands of strain gauges, thermocouples, or accelerometers. It utilizes a patented distributed fiber optic sensing system, which provides a very high density of data (every 2 cm) over a very long distance (5-10 km). The system competes with existing technologies primarily based on its low price, high data acquisition speed and delivery of processed engineering data. The project will produce mass-producible hardware and commercial quality user interface software by (i) developing digitization hardware for a low-cost, mass production system, (ii) integrating a cloud-based data process system for more efficient data acquisition and interpretation, and (iii) demonstrating online digital twin model for real-time engineering analysis. The ultimate goal is that this scalable distributed monitoring system is used for large infrastructure monitoring projects such as bridges, tunnels, foundations, dams, levees, deep wells, and surface or buried pipelines in partnership with an industrial leader and US Army. The intellectual merit of this technology, coupled with data from other sensing and data analytics tools, is to significantly enhance the capability in predicting and managing large infrastructure's life expectancy by actively monitoring operational processes.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该创新-研究伙伴关系(PFI-RP)项目的更广泛影响/商业潜力是显著提高预测和管理大型民用基础设施预期寿命的能力。 未来的基础设施系统需要智能和快速的传感器,以根据设计参数和预测模型评估其性能。 该项目将集成更智能的信息收集传感器,重点关注安全性,降低生命周期成本以及新的和现有基础设施的灾后调查需求。更广泛的意义将是实现“智慧城市”的方法,以预防危害和未来的城市管理。这将通过使用本项目开发的光纤传感技术积极监测运行条件来实现。 将提供培训课程,以培养基础设施工程领域的未来领导者。来自代表性不足的少数群体的学生将参与研究,并与工业合作伙伴组织密切合作,将设计师,工程师,运营商和业主聚集在一起。该项目将一根低成本的光纤电缆制成数千个应变计、热电偶或加速度计。它采用了一种获得专利的分布式光纤传感系统,可以在很长的距离(5-10公里)上提供非常高密度的数据(每2厘米)。该系统与现有技术的竞争主要基于其低价格,高数据采集速度和处理工程数据的交付。该项目将通过以下方式生产可大规模生产的硬件和商业质量的用户界面软件:(i)为低成本大规模生产系统开发数字化硬件,(ii)集成基于云的数据处理系统,以实现更高效的数据采集和解释,以及(iii)演示用于实时工程分析的在线数字孪生模型。最终的目标是,这个可扩展的分布式监测系统用于大型基础设施监测项目,如桥梁,隧道,基础,大坝,堤坝,深威尔斯,以及与工业领导者和美国陆军合作的地面或地下管道。该技术的智力价值,加上来自其他传感和数据分析工具的数据,是通过积极监测运营过程,显着提高预测和管理大型基础设施的预期寿命的能力。该奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得支持的评估使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。
项目成果
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