Cavar um buraco na maioria das grandes cidades - para novas construções ou reparos de infraestrutura - não é um empreendimento menor.

Com uma dúzia ou mais de utilitários separados necessários para inspecionar o solo sob o local de escavação para uma confusão de obstruções como água, canos de esgoto e gás, linhas e geradores elétricos - alguns tão antigos que não aparecem nos mapas da cidade - o processo de licenciamento pode levar 18 meses ou mais.

A nova tecnologia transformacional desenvolvida em conjunto pela Universidade de Vermont e pela Universidade do Tennessee em Chattanooga poderia reduzir o processo de inspeção a uma tarde de trabalho.

O projeto de pesquisa em andamento, "Sensor de infraestrutura subterrânea, "recentemente ganhou um prêmio Smart 50 de uma coalizão que inclui Smart Cities Connect, a Smart Cities Connect Foundation e o US Ignite homenageando os 50 "projetos inteligentes mais transformadores a cada ano".

A tecnologia, que está sendo apoiado por dois subsídios da National Science Foundation e um do U.S. Ignite, foi apresentado em uma demonstração em destaque na conferência nacional Smart Cities Connect em Kansas City em 29 de março.

O objetivo do projeto é ousado, disse Dryver Huston, professor de engenharia mecânica da Universidade de Vermont, e o investigador principal do projeto.

Quando a tecnologia estiver totalmente desenvolvida, "uma pessoa com óculos de realidade aumentada ou um smartphone ou tablet especialmente equipado será capaz de caminhar sobre a área que precisa ser inspecionada, olhe para dentro do dispositivo e veja em detalhes o que é subterrâneo de 2 a 3 metros de profundidade, " ele disse.

Radar de penetração no solo com imagens de videogame

O projeto, que Huston descreve como radar de penetração no solo "cognitivo", tem dois componentes principais.

Na Universidade de Vermont, pesquisadores, incluindo o professor de engenharia elétrica Tian Xa, Colaborador de Huston UVM - estão refinando um radar avançado de penetração no solo, ou GPR, sistema desenvolvido por Huston que pode perscrutar o subsolo para detectar infraestruturas enterradas, alguns datam de meados do século 19, e criar varreduras do que vê.

Os pesquisadores são capazes de localizar varreduras em um espaço geográfico que o programa pode lembrar e unir em um mapa - a parte cognitiva do projeto - usando um aplicativo comum para smartphones de varredura 3-D.

O telefone então converte as varreduras de radar granuladas em claramente reconhecíveis, objetos tridimensionais com nuances usando software de realidade aumentada, comumente usado para desenvolvimento de videogame.

"O resultado líquido é que o sistema sabe onde você está, sabe o que está por baixo, e pode mostrar imagens detalhadas do que está lá, "Disse Huston.

Computando no limite

Em seu outro componente principal, pesquisadores da Universidade do Tennessee Chattanooga, liderado por Dalei Wu, professor assistente de Ciência da Computação e Engenharia, estão desenvolvendo uma plataforma de computação de ponta que permitirá que a enorme quantidade de dados gerados pelo pacote de tecnologia da equipe UVM sejam processados ​​perto do local de coleta de dados - em sua "borda - para que possam ser rapidamente retransmitidos de volta para o operador de radar em tempo real como a área está sendo mapeada - ou, mais tarde, para trabalhadores de serviços públicos ou de construção que estão percorrendo o local para ver o que há por baixo.

A computação em nuvem convencional que dependia de um servidor centralizado distante não poderia fornecer esse ciclo de feedback sem interrupções frequentes e longos atrasos no visual.

A equipe de Wu também está desenvolvendo um sistema de criptografia que manterá os dados da infraestrutura seguros enquanto eles fluem de um lado para o outro, abordando uma das principais preocupações dos encarregados da segurança e responsáveis ​​pela aplicação da lei.

"Truthing Ground" mostra que a tecnologia está no caminho certo

Depois de trabalhar no desenvolvimento técnico por três anos, Huston e sua equipe passaram os últimos seis meses "verificando" as varreduras de radar e a tecnologia associada no campus da Universidade de Vermont e na cidade vizinha de Winooski, com Burlington marcada para a primavera.

Em parceria com a equipe da planta física da universidade e funcionários da cidade em Winooski, Huston e sua equipe fizeram exames de infraestrutura subterrânea em locais de escavação antes de o trabalho acontecer, em seguida, comparou o que o GPR mostrou com o que realmente estava lá.

"Foi verificado, "Disse Huston.

Trabalho semelhante ocorreu em Chattanooga em dezembro passado, com o componente de computação de ponta adicionado.

A equipe de Wu conseguiu transferir a enorme quantidade de dados gerados pelo GPR e o software de digitalização 3-D de uma rua perto da universidade para um servidor no campus em tempo real, um desafio técnico da mais alta ordem, Disse Wu. Ele também está avançando no desenvolvimento de sistemas de criptografia.

"Abrimos o caminho para ir mais longe, " ele disse.

Um sistema como o que está sendo desenvolvido por Huston e Wu é extremamente necessário. De acordo com a American Public Works Association, uma linha de serviço subterrâneo é atingida, na média, a cada 60 segundos nos Estados Unidos, que custa bilhões de dólares à economia nacional. Um estudo do Conselho Nacional de Pesquisa da Academia Nacional de Ciências descobriu que apenas 35% dos registros de serviços públicos municipais estão completos e atualizados.

Tanto Burlington quanto Chattanooga são cidades do Ignite dos EUA com redes gigabit de alta velocidade. O trabalho entre Huston e Wu está sendo facilitado por essa conexão de alta velocidade.

Além do BTV Ignite, Iniciativa da cidade digital de Burlington, trabalhou em estreita colaboração com a UVM para apoiar e promover o projeto.

"O trabalho da UVM em detecção de infraestrutura subterrânea é verdadeiramente notável, e um ótimo exemplo de como Vermont pode liderar o desenvolvimento de inovações digitais do século 21, "disse Dennis Moynihan, diretor executivo do BTV Ignite.