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

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.
该创新伙伴关系-研究伙伴关系 (PFI-RP) 项目更广泛的影响/商业潜力是显着增强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、快速的传感器来根据设计的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,重点关注新的和现有基础设施的安全、安保、降低生命周期成本以及灾后调查需求。更广泛的影响将是实现灾害预防和未来城市管理的“智慧城市”方法。这将通过使用本项目开发的光纤传感技术主动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,并与汇集设计师、工程师、运营商和业主的工业合作伙伴组织密切合作。拟议的项目将一根低成本光纤电缆制成数千个应变计、热电偶或加速度计。它采用获得专利的分布式光纤传感系统,可在很长的距离(5-10 公里)内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在于其低廉的价格、高数据采集速度和处理后的工程数据的交付。该项目将通过以下方式生产大规模生产的硬件和商业质量的用户界面软件:(i)开发用于低成本、大规模生产系统的数字化硬件,(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, (iii) 展示用于实时工程分析的在线数字孪生模型。最终目标是与行业领导者和美国陆军合作,将这种可扩展的分布式监控系统用于大型基础设施监控项目,例如桥梁、隧道、地基、水坝、堤坝、深井以及地表或埋地管道。该技术的智力优势,与其他传感和数据分析工具的数据相结合,可以通过主动监控运营流程来显着增强预测和管理大型基础设施预期寿命的能力。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为是值得的。通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估来提供支持。

项目成果

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