EAGER: Underground Infrastructure Sensing, Mapping and Modeling for Smart Maintenance, Sustainability and Usage

EAGER:用于智能维护、可持续性和使用的地下基础设施传感、测绘和建模

基本信息

项目摘要

This project researches novel 3-D mapping techniques for the pipes and conduits carrying water, sewer, electricity, gas, telecommunications and steam underneath cities. Much of this infrastructure is aging and in unknown condition with unknown locations. The research uses a smart cities approach to managing information regarding urban underground utility infrastructure, as part of the US Ignite/NIST Global Cities Team Challenge (GCTC), operating in the adjacent cities of Burlington and Winooski. This is a small metropolitan region that enables ease of implementation of research efforts, yet big enough to elucidate key issues affecting scaling up to larger cities. The overall approach examines sensing and information technology to determine the state of infrastructure and provide it in an appropriate, timely and secure format for the managers, planners and users. The sensors include advanced ground penetrating radar and leak sensors connected to a high-speed network. Information will flow to and from a novel 3-D utility mapping and condition database. This information will be of use for presentation in graphical format for mobile and fixed devices, and for use by urban planners and engineers, along with maintenance and construction personnel. This research addresses mapping and information processing of the location and condition of underground urban infrastructure. The primary research objectives are: 1. Urban underground 3-D utility mapping and sensor network database - This will be a novel system that integrates Building Information Modeling (BIM) and Geographical Information (GIS) database techniques; 2. Innovative high-speed tomographic ground penetrating radar (GPR) system - Imaging and assessing buried features is hampered by the congested nature of urban underground infrastructure. The research will examine advanced multi-static and phased array GPR techniques to measure scattering from pipes off-axis and to steer radar waves; 3. Underground water pipe monitoring sensor system - The design of the sensor network requires determining how to configure a heterogeneous mix of acoustic, pressure and flow metering sensors onto a high-speed fiber optic telemetry network, to detect, locate and assess leaks in fresh water supply systems. Prototyping experiments will start with acoustic sensors; 4. Digital and automated analysis tools - The GPR and sensor network data streams are multichannel, complicated and voluminous. Automated data processing methods are required for mapping and condition assessment, and 5. Field test research - Measure the performance of the utility mapping and sensor network database, associated instrumentation and analysis in the adjacent cities of Burlington and Winooski, VT.
该项目研究了载有水,下水道,电力,气体,电信和城市下方的蒸汽的新型3-D映射技术。这些基础设施的大部分是老化的,处于未知位置的状态。 该研究使用智能城市的方法来管理有关城市地下公用事业基础设施的信息,这是美国点燃/NIST全球城市团队挑战赛(GCTC)的一部分,在伯灵顿和Winooski的相邻城市运营。 这是一个小型的大都市地区,可以易于实施研究工作,但足够大,可以阐明影响扩大到较大城市的关键问题。 总体方法研究了传感和信息技术,以确定基础架构的状态,并以适当,及时和安全的格式为经理,计划者和用户提供。 传感器包括高级渗透雷达和连接到高速网络的泄漏传感器。信息将从新颖的3-D实用程序映射和条件数据库中流动。 此信息将用于以图形格式的移动设备和固定设备的图形格式,以及城市规划师和工程师以及维护和建筑人员的使用。 这项研究涉及地下城市基础设施位置和状况的映射和信息处理。 主要的研究目标是:1。城市地下3 -D实用程序映射和传感器网络数据库 - 这将是一个集成建筑信息建模(BIM)和地理信息(GIS)数据库技术的新型系统; 2。创新的高速层析成像地面穿透雷达(GPR)系统 - 城市地下基础设施的拥挤性质阻碍了成像和评估掩埋的特征。该研究将检查高级多静态和分阶段的GPR技术,以测量管道过轴和转向雷达波的散射。 3。地下水管监测传感器系统 - 传感器网络的设计需要确定如何在高速光纤遥测网络上配置声学,压力和流量计量传感器的异质组合,以检测,定位和评估淡水供应系统中的泄漏。 原型实验将从声学传感器开始。 4。数字和自动分析工具 - GPR和传感器网络数据流是多通道,复杂且丰富的。 映射和条件评估需要自动数据处理方法,以及5。现场测试研究 - 测量伯灵顿和Winooski,VT的邻近城市中实用程序映射和传感器网络数据库的性能,相关的仪器和分析。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Buried nonmetallic object detection using bistatic ground penetrating radar with variable antenna elevation angle and height
使用具有可变天线仰角和高度的双基地探地雷达进行埋地非金属物体检测
  • DOI:
    10.1117/12.2260055
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wu, H. Felix;Gyekenyesi, Andrew L.;Shull, Peter J.;Yu, Tzu-Yang;Zhang, Yu;Orfeo, Dan;Burns, Dylan;Miller, Jonathan;Huston, Dryver;Xia, Tian
  • 通讯作者:
    Xia, Tian
Mapping, Assessing and Monitoring Urban Underground Infrastructure
城市地下基础设施测绘、评估和监测
Bistatic antenna configurations for air-launched ground penetrating radar
  • DOI:
    10.1117/1.jrs.13.027501
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    D. Orfeo;Yu Zhang;D. Burns;Jonathan T. Miller;D. Huston;Tian Xia
  • 通讯作者:
    D. Orfeo;Yu Zhang;D. Burns;Jonathan T. Miller;D. Huston;Tian Xia
3-D SAR imaging for multistatic GPR
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新型 GPR 系统集成与基于增强现实的定位
  • DOI:
    10.1145/3194554.3194623
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Pereira, Mauricio;Burns, Dylan;Orfeo, Daniel;Farrel, Robert;Hutson, Dryver;Xia, Tian
  • 通讯作者:
    Xia, Tian
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  • 通讯作者:
    Brian Grenon

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