เยอรมันทำถนนแบบใหม่ รู้ตัวเองได้ว่าพังตอนไหน ! ด้วยพลัง AI และเซนเซอร์วัดผลเรียลไทม์

เฟราน์โฮเฟอร์ (Fraunhofer) บริษัทวิจัยเอกชนยักษ์ใหญ่ของเยอรมนี เปิดตัวระบบเซ็นเอดีทู (SenAD2) ระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่มาพร้อมตาข่ายผ้าชีวภาพติดตั้งเซนเซอร์ในตัว สำหรับตรวจสอบสภาพถนนยางมะตอยใต้พื้นผิวแบบเรียลไทม์ เพื่อแก้ปัญหาการซ่อมถนนที่ไม่ทันกับความต้องการ และทดสอบใช้งานจริงแล้วในเยอรมนี

ซ่อมถนนไม่ทันการ งานซ่อมก็บานปลาย

การใช้งานถนนนั้นทำให้เกิดการสึกหรอจากการจราจรและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมจึงต้องมีการซ่อมแซมเป็นระยะ อย่างไรก็ตาม วิธีการประเมินสภาพพื้นผิวถนนคือการสังเกตจากสภาพผิวยางมะตอย แต่ก็ยังไม่สามารถประเมินสภาพภายในผิวถนนได้อยู่ดี

ซึ่งถ้าต้องการประเมินสภาพโครงสร้างของชั้นฐานยางมะตอย หน่วยงานที่รับผิดชอบจำเป็นต้องเจาะถนนเพื่อเก็บชั้นพื้นผิว (core sample) ซึ่งเป็นวิธีการวัดที่ใช้เวลานานและสร้างความเสียหายให้กับถนน อีกทั้งยังต้องปิดถนน และจำกัดการใช้งานในพื้นที่ และท้ายที่สุดการซ่อมแซมก็ยืดเยื้อและมีประสิทธิภาพต่ำ

พัฒนาผ้าตาข่ายเซนเซอร์ดูสภาพถนน

ด้วยเหตุนี้ ทีมนักวิจัยจาก Fraunhofer และพันธมิตร จึงสร้างโครงการ SenAD2 ระบบวัดและวิเคราะห์อัจฉริยะ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ระบบสามารถกำหนดและคาดการณ์ระดับความเสื่อมสภาพของพื้นผิวยางมะตอยได้โดยไม่ต้องปิดการจราจรและมีความแม่นยำสูงแบบเรียลไทม์

หัวใจสำคัญของระบบ SenAD2 คือ ผ้าที่ทำจากใยป่าน (flax fibers) ซึ่งมีต้นทุนการผลิตต่ำ ทำให้สามารถใช้ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ โดยมีการทอลวดเซนเซอร์นำไฟฟ้าที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 มิลลิเมตร ปนเข้าไปในใยผ้า ซึ่งมีความทนทานต่อการลื่นไถลหรือการเคลื่อนที่สูง 

ผ้าตาข่ายเซนเซอร์จะมีความกว้าง 50 เซนติเมตร และมีความยาวตามที่ต้องการ ผลิตด้วยกรรมวิธีที่เรียกว่า การทอแบบเรเปียร์คู่ (Double Rapier Loom) ที่เป็นเครื่องทอผ้าเน้นความทนทานสูง เนื่องจากผ้าต้องถูกออกแบบมาในลักษณะที่ไม่ทำให้โครงสร้างในยางมะตอยแตกหัก และเซนเซอร์ต้องไม่เสียหายทั้งในกระบวนการทอหรือเมื่อใส่เข้าไปในพื้นถนน

การทำงานของผ้าตาข่ายเซนเซอร์ดูสภาพถนน

ผ้าตาข่ายเซนเซอร์จะถูกวางตัวก่อนการราดยางมะตอย และเมื่อใช้งาน เซนเซอร์นำไฟฟ้าที่ทอพร้อมกับผ้าจะวัดความเค้น (stress) ของพื้นผิวและโครงสร้างภายใน ซึ่งจะทำให้เซนเซอร์เกิดการขยายตัวและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าภายในตามไปด้วย

การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจะส่งต่อไปยังตู้เก็บข้อมูลซึ่งจะติดตั้งที่ข้างถนนเป็นระยะ ตู้จะจัดเก็บข้อมูลและส่งต่อผ่านอินเทอร์เน็ตไปยังระบบซอฟต์แวร์เพื่อการวิเคราะห์ด้วยระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่คำนวณความเปลี่ยนแปลงของความเค้นเพื่อแปลความหมายและคาดการณ์ความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งได้

สถานะโครงการผ้าตาข่ายเซนเซอร์ดูสภาพถนน

โครงการวิจัยเกิดขึ้นภายใต้การสนับสนุนทุนวิจัยและพัฒนาจากกระทรวงคมนาคม (German Federal Ministry of Transport) ที่เรียกว่าทุน เอ็มฟันด์ (mFUND programme) 

ในปัจจุบัน ทางบริษัทอยู่ระหว่างทดสอบการใช้งานผ้าตาข่ายเซนเซอร์ในเขตนิคมอุตสาหกรรมที่ไม่เปิดเผยว่าเป็นที่ใดในเยอรมนี โดยติดตั้งผ้าตาข่ายเซนเซอร์ตลอดความกว้างของพื้นถนน เพื่อบันทึกข้อมูลการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในเซนเซอร์เมื่อมีรถวิ่งผ่านและทดสอบการทำงานของระบบ

ซึ่งถ้าหากประสบความสำเร็จ ทางบริษัทจะนำแพลตฟอร์มนี้เป็นฐานกลางในการส่งต่อข้อมูลให้กับหน่วยงานรัฐบาล, ชุมชน, ธุรกิจ, ผู้ใช้ถนน และบุคคลหรือหน่วยงานอื่น ๆ ที่ได้รับผลกระทบจากการก่อสร้างและการบำรุงรักษาต่อไป