عمر متوسط آسفالت راه های برون شهری در ایران 3 تا 4 سال است؛ در حالی که متوسط عمر آسفالت راه ها در سایر کشورها، بین 9 تا 10 سال است. همین کوتاهی عمر مفید باعث شده تا آسفالت دوباره جاده‌ها سالانه 1500 میلیارد تومان هزینه به کشور تحمیل کند.
در این میان و در شرایطی که هر سال بیش از صدها میلیارد تومان صرف تعمیر و نگهداری رویه‌های آسفالت می‌شود، با تشخیص و ترمیم زودهنگام آنها، می‌توان بخش قابل ملاحظه‌ای از هزینه‌های نگهداری را کم کرد.
این ضرورت موجب شده تا پژوهشگران دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دستگاه هوشمند خرابی رویه آسفالت را طراحی کنند.
در این طرح پژوهشی، سامانه نرم‌افزاری و سخت‌افزاری جدیدی ابداع شده است که در آن تصویر سطح آسفالت با استفاده از دوربین دیجیتال وارد نرم افزار طراحی می‌شود و در آنجا با چند الگوی مختلف و با هوش مصنوعی مورد بررسی قرار می‌گیرد. مهندس حمزه ذاکری، پژوهشگر این طرح، از مراحل مختلف طراحی و ساخت این سیستم می‌گوید.
سیستمی که شما و همکارانتان در دانشگاه امیرکبیر ابداع کرده‌اید، دقیقا چه کاربردی دارد؟
در این طرح موفق شدیم به شکلی متفاوت با سیستمهای اتوماتیک، خرابی سطحی آسفالت را شناسایی کنیم. در این روش به شیوه‌ای هوشمند، انواع مختلف خرابی‌های ناشی از ترک‌خوردگی روسازی شناسایی می‌شوند و نوع، شدت، وسعت و محل خرابی به همراه مشخصات دقیق به صورت صوتی و تصویری به کاربر اعلام و نتایج در یک سیستم مدیریت روسازی مدرن پیاده می‌شود.
تاکنون از چه روش‌هایی برای شناسایی ترک‌ها و خرابی‌های آسفالت‌ها استفاده شده است؟
ارزیابی و شناسایی خرابی روسازی پیش از ارائه سیستم PINOKIO به 3 روش دستی، نیمه‌اتوماتیک و اتوماتیک انجام می‌شد. البته این روش‌ها تنها قادر به جمع‌آوری خرابی‌ها بوده و برای ارزیابی و شناسایی به دخالت کاربر نیاز دارند. علاوه بر این موضوع، حجم داده‌های جمع‌آوری شده در این‌گونه روش‌ها بسیار زیاد بوده و نیازمند پیاده‌سازی یک سیستمPMS با توانایی بسیار بالا و هزینه‌بر، برای آنالیز داده‌هاست.
بنابراین سیستمی که شما طراحی و پیاده کردید، این نقاط ضعف را ندارد؟ به طور کلی و غیر از این موارد، چه خصوصیات بارزی برای دستاورد خود قائل هستید؟
این سیستم به صورت خودکار، عملیات آنالیز را انجام می‌دهد و اطلاعات فشرده و کاربردی با دقت بالا، خروجی این پروسه است. ضمن این‌که هزینه پیاده‌سازی این سیستم در مقایسه با دیگر سیستم‌ها بسیار پایین است و براحتی راه‌اندازی می‌شود. همچنین استفاده از این سیستم، قابلیت پیاده‌سازی سیستمهایPMS را برای مدیریت راه، فرودگاه و پارکینگ تسهیل می‌کند.
محاسبه شاخص مرکب PCI به صورت اتوماتیک و با استفاده از آنالیز تصاویر، پیش‌بینی رشد و گسترش خرابی و ارائه مدل‌های سه‌بعدی از خرابی، ارائه برنامه تعمیر و نگهداری به صورت لحظه‌ای و در محل، قابلیت ارائه گزارش گرافیکی، ارتباط قوی باGoogel Earth و تصاویرNASA و ارائه نتایج روی تصاویر، امکان برقراری ارتباط در نقاط مختلف توسط کاربران، متره و برآورد همزمان، کنترل پروژه پس از اجرا، تولید نقشه‌های اجرایی برای به‌کارگیری در رباط‌های خودکار، تعمیر و نگهداری روسازی در راستای هوشمندسازی تجهیزات نت و ارائه گزارش صوتی و تصویری از وضعیت روسازی، از جمله خصوصیات بارز این سیستم هستند.
مجموعه عوامل بیان شده، سیستم خبره هوشمندی را به وجود آورده که دارای قابلیت‌های بیشتری نسبت به سیستم‌ها و ابزارهای شناسایی و ارزیابی خرابی روسازی است. نتایج، نشان‌دهنده کارایی بالای این سیستم برای کاربرد در مدیریت نوین روسازی شبکه راه‌ها، فرودگاه‌ها و پارکینگ است.
در این میان، علاوه بر قابلیت‌های ویژه سیستم ارائه شده، باید به هوشمند بودن آن در ارائه اطلاعات و سخنگو بودن سیستم اشاره کرد که در سیستمهای اتوماتیک شناسایی روسازی و فناوری‌های مزبور، ویژگی منحصر به فرد محسوب می‌شود؛ چراکه ابزار سخنگوی سیستم در نقش یک فرد خبره قادر است اطلاعات را به صورت واضح و صوتی در اختیار کاربر قرار دهد.
این گزارش به صورت همزمان و پس از اخذ تصاویر و آنالیز آن به کاربر ارائه می‌شود. براساس نوع خرابی و شاخص محاسبه شده، وضعیت روسازی ارزیابی گزارشی از نوع، شدت و وسعت خرابی و همچنین دلیل اصلی خرابی و گزینه تعمیر و نگهداری پیشنهادی ارائه می‌شود.
برای پیاده‌سازی این سیستم از چه روش‌هایی کمک گرفته‌اید؟
به منظور پیاده‌سازی نرم‌افزار این سیستم از چندین روش هوش مصنوعی، پردازش تصویر و روش‌های آماری در قالب یک سیستم خبره استفاده شده است. در ضمن از روش‌های هوش مصنوعی و ترکیب آن با روش‌های نوین پردازش تصویر برای تولید قوانین سیستم خبره استفاده شده است.
کار شما چه دستاوردها و نوآوری‌هایی را به صنعت راهسازی کشور عرضه کرده است؟
تشخیص هوشمند خرابی آسفالت افقی جدید در مدیریت روسازی راه فرودگاه و پارکینگ به شیوه مدرن گشوده است
ارائه این سیستم که با راهنمایی دکتر فریدون مقدس‌نژاد و دکتر فرامرز مودی ابداع شده است، باعث ورود دسته جدیدی از تجهیزات با نام سیستمهای هوشمند در صنعت مدیریت روسازی شده است.
آیا تا به حال نمونه‌های مشابه به این سیستم در کشورهای دیگر هم ساخته شده است؟
این سیستم، نمونه خارجی مشابه ندارد و برای اولین بار نمونه نیمه صنعتی آن در دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراحی و ساخته شده است.
به طور کلی در این سیستم از تشخیص مشکل تا تصمیم‌گیری درباره آن چه پروسه‌ای طی می‌شود؟
با استفاده از شاخص‌های محاسبه شده به صورت اتوماتیک توسط برنامه و به کمک سخت‌افزار آزمایشگاهی طراحی شده، شاخص شرایط روسازیPCI محاسبه و باPCI استاندارد و بحرانی مقایسه می‌شود. وضعیت روسازی در مقطع در 7 حالت دسته‌بندی می‌شود و معیار عملیات تعمیر و نگهداری قرار می‌گیرد. با توجه به وضعیت روسازی و نوع خرابی شناسایی شده ماتریسی از خرابی‌ها تشکیل و با استفاده از سیستم خبره هیبرید، نوع عملیات پیشنهادی نت در ماتریس نت ارائه می‌شود. منحنی‌های کنتور تعمیر و نگهداری خروجی این پروسه خواهد بود که کمک بزرگی در حل مشکلات مربوط به انتخاب نوع نت کلی برای یک مقطع است.
با توجه به ماتریس نت پیشنهاد شده توسط برنامه به صورت جزیی برای هر خرابی، نقشه‌های تیپ برای هر نوع خرابی ارائه می‌شود. به دلیل خصوصیات هندسی خاص خرابی‌ها، ارائه یک نقشه تیپ خاص جوابگو نخواهد بود. برنامه به طور خودکار قادر است نوع عملیات نت را روی خرابی شبیه‌سازی کرده و به طور تصویری، مقطع را بعد از انجام عملیات نت نشان دهد.
در این مرحله ، نقشه های اجرایی بنابر درخواست کاربر ارائه می‌شود. این نقشه‌ها با هدف هوشمندسازی، عملیات تعمیر و نگهداری در روسازی با استفاده از رباط‌های مخصوص تعمیر و نگهداری در برنامه طراحی و در نظر گرفته شده است. همچنین از این‌گونه نقشه‌ها می‌توان در برآورد اولیه حجم کاری، نوع عملیات، ماشین‌آلات موردنیاز، برآورد هزینه انجام طرح و مقایسه با دیگر گزینه‌ها استفاده کرد.
این ابزار قدرتمند، قابلیت ارائه و نمایش تصاویر واقعی از تمام نقاط را به صورت دوبعدی و سه‌بعدی دارد. تصاویر اخذ شده توسط دستگاه به طور اتوماتیک در محل دقیق دریافت تصاویر به همراه شاخص، شدت خرابی مقطع، نوع خرابی‌های موجود، نوع وضعیت، نوع عملیات پیشنهادی و... ثبت می‌شود. در این حالت کاربر می‌تواند با انتخاب نام مقطع و محور وضعیت را به طور دقیقی مشاهده و ارزیابی مجدد نماید.