Scavare un buco nella maggior parte delle grandi città, per nuove costruzioni o riparazioni di infrastrutture, non è un'impresa da poco.

Con una dozzina o più di utenze separate necessarie per ispezionare il terreno sotto il sito di scavo alla ricerca di una miriade di ostacoli come l'acqua, fognature e tubi del gas, linee elettriche e generatori elettrici, alcuni così vecchi da non apparire sulle mappe delle città, il processo di autorizzazione può richiedere 18 mesi o più.

La nuova tecnologia trasformativa sviluppata congiuntamente dall'Università del Vermont e dall'Università del Tennessee a Chattanooga potrebbe ridurre il processo di ispezione a un pomeriggio di lavoro.

Il progetto di ricerca in corso, "Rilevamento delle infrastrutture sotterranee, " ha recentemente vinto uno Smart 50 Award da una coalizione che include Smart Cities Connect, la Fondazione Smart Cities Connect e US Ignite onorano i 50 "progetti intelligenti più trasformativi ogni anno".

La tecnologia, che è supportato da due sovvenzioni della National Science Foundation e una dalla U.S. Ignite, è stato presentato in una demo in primo piano alla conferenza nazionale Smart Cities Connect a Kansas City il 29 marzo.

L'obiettivo del progetto è audace, disse Dryver Huston, professore di ingegneria meccanica all'Università del Vermont, e il ricercatore principale del progetto.

Quando la tecnologia è completamente sviluppata, "una persona con occhiali per la realtà aumentata o uno smartphone o un tablet appositamente attrezzati sarà in grado di camminare sull'area che deve essere ispezionata, guarda nel dispositivo e vedi in dettaglio cosa c'è sottoterra da sei a 12 piedi più in basso, " Egli ha detto.

Radar penetrante nel terreno con immagini simili a quelle di un videogioco

Il progetto, che Huston descrive come radar penetrante al suolo "cognitivo", ha due componenti principali.

All'Università del Vermont, ricercatori, tra cui il professore di ingegneria elettrica Tian Xa, Il collaboratore UVM di Huston sta perfezionando un avanzato radar penetrante al suolo, o GPR, sistema sviluppato da Huston in grado di scrutare in profondità nel sottosuolo per rilevare infrastrutture sepolte, in parte risalenti alla metà del XIX secolo, e crea scansioni di ciò che vede.

I ricercatori sono in grado di localizzare le scansioni in uno spazio geografico che il programma può ricordare e unire in una mappa, la parte cognitiva del progetto, utilizzando una comune app per smartphone di scansione 3D.

Il telefono converte quindi le scansioni radar sgranate in chiaramente riconoscibili, oggetti tridimensionali sfumati che utilizzano software di realtà aumentata, comunemente usato per lo sviluppo di videogiochi.

"Il risultato netto è che il sistema sa dove sei, sa cosa c'è sotto, e può mostrarti immagini dettagliate di cosa c'è, "Ha detto Huston.

Calcolo al limite

Nella sua altra componente principale, ricercatori dell'Università del Tennessee Chattanooga, guidato da Dalei Wu, un assistente professore di Informatica e Ingegneria, stanno sviluppando una piattaforma di edge computing che consentirà l'elaborazione dell'enorme quantità di dati generati dal pacchetto tecnologico del team UVM vicino al sito di raccolta dati, al suo "edge", in modo che possa essere rapidamente ritrasmessa all'operatore radar in tempo reale come l'area viene mappata o, dopo, ai lavoratori dei servizi pubblici o edili che stanno camminando sul sito per vedere cosa c'è sotto.

Il cloud computing convenzionale che si basava su un server centralizzato lontano non poteva fornire questo ciclo di feedback senza interruzioni frequenti e lunghi ritardi nelle immagini.

Il team di Wu sta anche sviluppando un sistema di crittografia che manterrà i dati dell'infrastruttura al sicuro mentre scorre avanti e indietro, affrontare una preoccupazione fondamentale per la sicurezza e le forze dell'ordine.

"Ground-truthing" mostra che la tecnologia è sulla buona strada

Dopo aver lavorato allo sviluppo tecnico per tre anni, Huston e il suo team hanno trascorso gli ultimi sei mesi a "verificare" le scansioni radar e la tecnologia associata nel campus dell'Università del Vermont e nella vicina città di Winooski, con Burlington in programma per la primavera.

In collaborazione con il team dell'impianto fisico dell'università e i lavoratori della città di Winooski, Huston e il suo team hanno eseguito scansioni dell'infrastruttura sotterranea nei siti di scavo prima dell'inizio dei lavori, quindi confrontato ciò che il GPR ha mostrato con ciò che era effettivamente lì.

"Si è verificato, "Ha detto Huston.

Un lavoro simile si è svolto a Chattanooga lo scorso dicembre, con l'aggiunta del componente edge computing.

Il team di Wu è stato in grado di trasferire l'enorme quantità di dati generati dal GPR e dal software di scansione 3D da una strada vicino all'università a un server nel campus in tempo reale, una sfida tecnica di prim'ordine, ha detto Wu. Sta anche facendo progressi nello sviluppo di sistemi di crittografia.

"Abbiamo spianato la strada per andare oltre, " Egli ha detto.

Un sistema come quello sviluppato da Huston e Wu è assolutamente necessario. Secondo l'American Public Works Association, viene colpita una linea di servizio sotterranea, in media, ogni 60 secondi negli Stati Uniti, che costa all'economia nazionale miliardi di dollari. Uno studio del Consiglio nazionale delle ricerche dell'Accademia nazionale delle scienze ha rilevato che solo il 35 percento dei registri delle utenze municipali è completo e aggiornato.

Sia Burlington che Chattanooga sono città Ignite degli Stati Uniti con reti gigabit ad alta velocità. Il lavoro tra Huston e Wu è facilitato da questa connessione ad alta velocità.

Inoltre BTV Ignite, L'iniziativa della città digitale di Burlington, ha lavorato a stretto contatto con UVM per sostenere e promuovere il progetto.

"Il lavoro di UVM sul rilevamento delle infrastrutture sotterranee è davvero notevole, e un ottimo esempio di come il Vermont può aprire la strada allo sviluppo delle innovazioni digitali del 21° secolo, " ha detto Dennis Moynihan, direttore esecutivo di BTV Ignite.