Menghindari Kerusakan Infrastruktur dari Hujan, Manfaatkan Sistem Multi Sensor

Bagaimana menghindari kerusakan infrastruktur dari hujan? Ketahanan jalan, rel kereta api, bandara, jembatan, dam, turap, dan infrastruktur lainnya dapat ditingkatkan dengan menerapkan sistim multi sensor dan algoritma. 

Menghindari Kerusakan Infrastruktur dari Hujan

Musim hujan dan iklim yang ekstim merupakan penyulut kerusakan infrastruktur seperti jalan raya, rel kereta api, turap, pelabuhan, dam, dan prasarana lainnya. Bagaimana cara untuk meningkatkan ketahanan prasana itu? Apakah efektif memonitor keadaan di lapangan secara konvensinonal?

Salah satu cara yang dilakukan oleh para ahli dengan menerapkan sistem multi sensor yang mampu memeriksa ketahanan jalan, rel kereta api, dan prasarana lainnya dengan presisi akurat dan efisien. 

Ketahanan infrastruktur sangat penting seperti rute lalu lintas merupakan jalur kehidupan bagi masyarakat. Peristiwa alam misalnya cuaca ekstrem justru dapat merusak jalur kereta api, jalan, terowongan, turap, dan jembatan. 

Oleh karena itu, ketahanan prasana mutlak dirawat secara konsisten. Bagaimana caranya? Tim  menggunakan cara baru yakni melakukan pemindaian dengan  laser 3D buatan para ahli di Institut Fraunhofer untuk Teknik Pengukuran Fisik IPM.

Infrastruktur lalu lintas harus dimonitor secara ketat agar tindakan pemeliharaan dapat direncanakan tepat waktu dan lebih efisien. 

Sisem multi sensor bertujian untuk mengukur struktur permukaan dan kelembaban permukaan bangunan saat dilakukan satu proses pengukuran di lapangan.

Badai musim dingin, hujan yang deras, dan banjir menyebabkan kerusakan besar pada jaringan kereta api, jalan, turap, jembatan, dam, pelabuhan dan prasana lainnya. Kerusakan ditandai dengan retak atau permukaan bangunan mengalami penurunan.  

Dan untuk mendeteksi retakan dan cacat lain pada permukaan jalan, dinding terowongan, dan sejenis prasaran lainnya tepat waktu, digunakan kendaraan pengukur lengkap dengan pemindai laser yang bergerak.

Laser itu digunakan untuk merekam lingkungan dalam tiga dimensi (3D), tanpa melakukan kontak dan dengan presisi tinggi. 

Para peneliti mengembangkan sistem pengukuran misalnya di terowongan. Pemindai dalam 3D itu bekerja dengan dua panjang gelombang laser. Selain mengukur geometri bangunan, juga bertujuan untuk mengukur kelembaban permukaan merupakan titik yang unik. 

Sistem inspeksi terowongan mendeteksi apakah dinding bagian dalam terowongan kering atau lembab. Dengan demikian tim memungkinkan menyimpulkan kondisi struktur bangunan. 

Berbeda dengan metode berbasis kamera,  technical informations services (TIS) juga bekerja dalam kondisi pencahayaan yang buram. Di sinilah peran penting pemindai 3D yang dapat mendeteksi kondisi terowongan, jalan, jembatan, dam, turap, rel kereta api, dan prasana lainnya. 

Ini memberikan data 3D sebagai rujukan secara geografis dan dievaluasi secara otomatis. Alat pemindai laser buatan tim peneliti merupakan tercepat di dunia. Sementara TIS mampu mengidentifikasi cacat dalam kisaran milimeter. 

“Alat dipasang pada kendaraan pengukur, dan pemindai bergerak di objek dengan kecepatan hingga 80 km tiap satu jam yang mencatat seluruh data geometri. Jika diukur beberapa kali, bakap diketahui perubahan yang terjadi,” jelas Prof. Dr. Alexander Reiterer seorang ilmuwan di Fraunhofer IPM. 

Sistem mengukur dua juta titik pengukuran per detik, ini berarti bahwa balok pengukur mencakup jarak dari alat pengukur ke objek yang sedang diselidiki, seperti dinding yang berlangsung dua juta kali per detik. 

Balok ukur dibelokkan 200 kali per detik dalam radius 3600 dengan menggunakan cermin yang berputar dan dipandu secara letat ke objek pengukuran. 

Ini adalah pemindai tercepat dari jenis di dunia. Jarak hingga 80 meter diukur—lebih dari cukup untuk satu peran. Hasil pemindaian memberikan deskripsi dalam bentuk 3D meliputi lingkungan dalam bentuk cloud. 

Alat ukur yang dibuat untuk lingkungan yang keras, merupakan alat pengukur yang andal terhadap udara yang dingin dan panas yang ekstrem. Alat bekerja pada suhu dari – 500 Celcius hingga + 500 Celcius. 

Sebagian besar pemindai laser menerapkan prinsip pengukuran waktu penerbangan meliputi, waktu pemancaran cahaya dari emitor ke objek dan kembali ke detektor yang diukur dan jarak disimpulkan dari kecepatan cahaya. 

Berbeda dengan TIS yang menggunakan metode perbandingan fase yang lebih kompleks. 

“Intensitas pemancar dimodulasi pada frekuensi tinggi. Waktu transit cahaya ke tujuan dan kembali diperoleh dari pergeseran fase antara sinyal pengirim dan penerima,” jelas Prof. Dr. Alexander Reiterer. 

Untuk mengukur kelembaban permukaan, dua sinar laser yang dipancarkan secara collinear dengan panjang gelombang yang berbeda (1.320 nm dan 1.450 nm) digunakan, dan diserap air ke luasan yang berbeda dan sangat khusus. 

Intensitas sinyal yang diukur memberikan informasi tentang kelembaban pada permukaan dinding terowongan. 

“Cahaya inframerah mudah diserap air. Kami memanfaatkan efek fisik ini dan menggunakan dua panjang gelombang yang sangat dekat. Satu gelombang mudah diserap namun gelombang yang kedua sukar diserap. Kami menghitung tingkat kelembaban dari perbedaannya,” Prof. Dr. Alexander Reiterer menambahkan. 

Evaluasi lebih efisien dengan mesin pembelajaran. Data georeferensi resolusi tinggi yang dihasilkan pemindai tersedia secara digital. Data pengukuran digital adalah prasyarat penting untuk pemantauan infrastruktur jangka panjang. 

Evaluasi didasarkan pada proses mesin pembelajaran. Menggunakan algoritma yang dikembangkan khusus, sistem secara otomatis mengenali objek mana yang ada di area yang dipertimbangkan. 

Ini bisa berupa tiang lampu atau celah di dinding. Sistem kemudian memberikan informasi tambahan ke setiap titik data ke objek yang dimilikinya. 

Materi peta yang luas dapat diturunkan secara otomatis. Sebelum algoritma dapat menginterpretasikan data yang diperoleh, para tehnisi harus dilatih.

“Tantangan besar adalah membangun basis data yang sesuai untuk pelatihan,” Prof. Dr. Alexander Reiterer menambahkan. 

Di Fraunhofer IPM, data yang dimaksud oleh Prof. Dr. Alexander Reiterer tersedia yang digunakan untuk berbagai macam aplikasi juga untuk pelatihan perorangan dan spesifik aplikasi. 

Sekarang TIS tersedia dalam bentuk prototipe, pengukuran tes pertama di terowongan yang dilakikan di Swiss dan berhasil diselesaikan. Sistem terakhir dikatakan sangat kompak dengan ukuran 30 x 30 x 30 cm3. 

Nilai jual unik lain dari pemindai adalah sistem lengkap dienkapsulasi misalnya, itutup. Komponen berputar yang membelokkan sinar laser tertutup dalam silinder kaca. 

“Ini memungkinkan kami untuk menerapkan sistem yang kuat, tahan lama, dan bebas perawatan,” ujar Prof. Dr. Alexander Reiterer. 

Tim peneliti sedang menyiapkan uji coba pada kondisi nyata di permukaan jalan raya dan rel kereta api. Kondisi infrastruktur transportasi sebaiknya dipantau lebih konsisten dan lebih detail agar prasana itu mempunyai ketahanan yang prima. 

“Pemeriksaan bekerja dengan sistem pengukuran yang memungkinkan inspeksi lebih efisien. Alat TIS memiliki sistem multimodal. Pertama kalinya memungkinkan parameter geometri (data 3D), struktur (retakan), dan kelembaban direkam secara bersamaan, langkah besar ke depan, biaya lebih irit, kecepatan,” simpul Prof. Dr. Alexander Reiterer menutup rilisnya.