監測大量使用和老化的橋樑的結構完整性是一項複雜的工作，通常涉及到昂貴的傳感器陣列，但新的研究表明，智能手機有一天可能會完成這項重任。科學家們已經展示瞭如何使用一個應用程序來檢測微妙的振動，這些振動表明了橋樑倒塌的可能性，為維護這種所有重要的基礎設施的低成本、眾包解決方案提供了可能。

為了跟踪一座橋樑的健康狀況，工程師將調整被稱為模態頻率的自然振動，它可以隨著時間的推移而改變，以顯示結構的完整性的變化。這可以通過放置在橋上的加速度計等傳感器來實現，儘管我們已經看到無線傳感器系統如何提供一個更便宜的方式，以及自主無人機如何簡化這些類型的操作。

這項新研究的作者轉而尋求利用日常智能手機中現有的傳感器系統。該團隊建立了一個基於Android的應用程序，專門用於收集智能手機的加速度計數據，這些數據來自於通過橋樑的車輛的模式頻率。他們的想法是讓這些數據發揮作用，看看這些數據與傳統的橋樑監測傳感器收集的數據的匹配程度。

研究人員在金門大橋上進行了測試，在應用程序運行的情況下，他們在大橋上行駛了102次，並要求Uber司機在72次行程中做同樣的事情。然後將這些數據與一組連接在金門大橋上三個月的240個傳統傳感器的模式頻率數據進行了比較。研究小組發現，手機數據與傳統傳感器收集的數據密切相關，為工程師在這些情況下觀察到的10種低頻振動提供了密切匹配，而在特定的五種情況下，它們之間根本就沒有區別。

研究報告的作者、麻省理工學院可感知城市實驗室的首席研究科學家保羅-桑蒂說：”我們的研究能夠表明，這些頻率中有許多非常準確地對應於橋樑的突出模態頻率。”

金門大橋是一座懸索橋，這種類型的橋只占美國所有橋樑的1%。為了擴展這些發現，並探索該技術如何適用於約佔41%的較小的混凝土跨度橋樑，該團隊轉向了意大利Ciampino的這種類型的橋樑。

這部分研究涉及到280輛搭載智能手機應用程序的車輛在橋上行駛，並將數據與一組連接在橋上七個月的六個傳感器的數據進行了比較。儘管研究人員發現某些模式頻率的數據存在多達2.3%的不一致，但他們對這種潛力充滿熱情，因為這比在較小樣本的數據中觀察到的5.5%的分歧要好。這表明需要通過更多的旅行來進一步擴大數據，可以進一步磨練該技術的準確性。

“我們仍有工作要做，但我們相信我們的方法可以很容易地擴大規模–一直到整個國家的水平，”共同作者Carlo Ratti說。”它可能達不到使用安裝在橋樑上的固定傳感器所能達到的精度，但它可以成為一個非常有趣的早期預警系統。然後，小的異常情況可以建議何時進行進一步的分析”。

該團隊還研究了將這種智能手機數據納入橋樑的維護計劃會如何影響它們的壽命，併計算出移動設備監測可以使它們的使用壽命增加15-30%。

作者寫道：”這些結果表明，由智能手機收集的大量廉價數據集可以在監測現有交通基礎設施的健康方面發揮重要作用。”

該研究發表在《通信工程》雜誌上。