Краткое описание контекста и общих целей проекта

Удаленный мониторинг конструкций сегодня является одной из важнейших задач для инжиниринговых компаний. Старение, внутренние и внешние факторы, такие как коррозия стали, карбонизация бетона, землетрясения, сильный дождь или ветер, со временем ухудшают целостность конструкций.

Любые признаки ненормального поведения также могут угрожать безопасности конструкции. Обрушение или закрытие критически важной структуры может привести к хаосу, значительным финансовым потерям и, в некоторых случаях, к тяжелым жертвам. С 2000 года во всем мире в результате обрушения гражданских сооружений, таких как мосты, плотины и здания, погибло более 5000 человек.

Кроме того, частые катастрофические отказы морских ветряных турбин приводят к потере возобновляемых генерирующих мощностей и высоким затратам на техническое обслуживание. Требуется недорогая система мониторинга, которая может обнаруживать и предотвращать структурный износ и предотвращать возникновение этих катастрофических отказов.

Компания Imetrum разработала прототип решения для удаленного мониторинга под названием “VG360”, которое представляет собой бесконтактную цифровую измерительную систему для удаленного мониторинга состояния конструкций любого типа.

Он состоит из цифровой камеры, подключенной к коммерческому роботизированному тахеометру (RTS), компьютера и интеллектуального полевого программного обеспечения. Программное обеспечение основано на запатентованных алгоритмах Imetrum для распознавания образов и цифровой корреляции изображений (DIC) для надежного отслеживания изображений.

VG360 — это экономичная по времени и затратам измерительная система, значительно снижающая затраты на установку и техническое обслуживание. Это бесконтактный измерительный инструмент, позволяющий проводить точные и безопасные измерения в труднодоступных местах и сохраняющий архитектурное наследие.

Целью этого проекта является преобразование прототипа VG360 в промышленно надежную систему удаленного мониторинга. Для достижения этой цели Imetrum береn программные и аппаратные элементы VG360 на базе ПК и переупаковываеn их с помощью процессоров искусственного интеллекта Nvidia Jetson в компактные, легкие и недорогие формы. Они сочетаются с подключением и функциональностью Интернета вещей (IoT) для создания недорогого продукта, который подходит для широкого применения по всему миру.

Работа, проделанная с начала проекта и основные результаты

В течение первого года проекта imetrum успешно преобразовали операционную систему и аппаратное обеспечение на базе ПК в решение на базе Nvidia Jetson, которое отличается меньшей стоимостью, более высокой производительностью и компактностью, чем раньше. Он был установлен на тахеометре серии Topcon GT и в настоящее время проходит испытания на объектах в Великобритании.

Блок работ 1: Обновление аппаратного обеспечения и внедрение новых функций:

Первоначальный анализ данных, полученных в ходе тестирования, привел к определению изменений в VG360, необходимых для обеспечения возможности реализации управляемой формы продукта в реальном мире. Основными требованиями являются уменьшение габаритов и веса оборудования, внедрение режима работы 24 В, подходящего для питания с использованием местных возобновляемых источников (солнечных панелей и ветрогенераторов), а также внедрение беспроводной связи через подключение 4G и/или 5G.

В тахеометр был интегрирован процессор Nvidia Jetson, а также соединения 4G и Bluetooth, работающие от шины питания 24 В. Это значительно уменьшило объем и мобильность устройства, что делает его пригодным для установки рядом с конструкциями в полевых условиях. Основные программные функции были преобразованы и интегрированы в операционную систему Topeonc, что позволило процессору Nvidia автоматически управлять ориентацией, фокусировкой и регулировкой объектива.

Алгоритмы автоматизации теперь могут интегрировать систему координат изображения с системой координат тахеометра, что позволяет осуществлять удаленное управление через подключение к Интернету Вещей. Продолжается работа с Tocon в Великобритании и Нидерландах по подготовке интегрированной технической спецификации, функционального описания и спецификации.

Тестирование функциональности было проведено в Инженерной лаборатории компании и в ходе серии официальных испытаний на объектах в Великобритании

Блок работ 2: Индустриализация и масштабирование:

С помощью дистанционных встреч с Topcon началась работа по расширению производства продукта. Планируется встретиться с Topcon в Нидерландах, чтобы продолжить и развить работу по расширению масштабов.

Блок работ 3: Демонстрация и проверка:

Эта работа началась с полевых испытаний в Великобритании, мониторинга зданий и гражданских сооружений вблизи штаб-квартиры Imetrum в Бристоле. Imetrum планирует установить мониторы SH360 на объектах в Нидерландах, определенных Fugro, Metesco и KPN.

Блок работ 4: План коммерциализации и коммуникации:

: В результате презентации во время встречи EIC, организованной в рамках этой программы, Imetrum начали переговоры с KPN в Нидерландах об интеграции их подключения с SH360 от Imetrum с целью совместной коммерциализации новых возможностей.

В рамках Блока работ 4, Задача 4.3 Управление правами интеллектуальной собственности, были получены патенты США на VG360 / SH360: патент США 10 598 485 выдан 24 марта 2020 года, а заявка на продление в США подана и “Намерение выдать” выдано 21 января 2021 года.

Социально-экономическое воздействие проекта

Решение перейти на встроенные процессоры Nvidia Jetson имеет значительные дополнительные преимущества для проекта. Это приводит к более низкой стоимости, более высокой производительности, интегрированному продукту, более мощный встроенный процессор которого больше подходит для реализации функций искусственного интеллекта, особенно функций машинного обучения для анализа и прогнозирования ситуаций.

В результате этого Imetrum начал параллельный проект разработки в рамках Партнерства Innovate UK Knowledge Transfer Partnership (KTP) по разработке алгоритмов искусственного интеллекта для прогнозирования и исправления отказов в гражданских структурах. Интеграция этого устройства с SH360 позволит автоматизировать функции структурной диагностики, что в будущем приведет к повышению безопасности зданий при меньших затратах на содержание и техническое обслуживание.