Primeira tecnologia de deteção de vibrações que, a nível mundial, utiliza redes óticas de telecomunicações para tomar decisões sobre a remoção de neve das estradas em zonas de forte queda de neve

Primeira tecnologia de deteção de vibrações que, a nível mundial, utiliza redes óticas de telecomunicações para tomar decisões sobre a remoção de neve das estradas em zonas de forte queda de neve

- Com o objetivo de resolver problemas regionais utilizando informações ambientais obtidas a partir de infraestruturas de comunicação –

A NTT Corporation (NTT), a NTT EAST Corporation (NTT EAST) e a NEC Corporation (NEC) aplicaram em conjunto uma tecnologia de deteção de vibrações em fibra ótica para construir um modelo de aprendizagem automática que estima as condições da superfície da estrada a partir das características de vibração transmitidas pelas fibras óticas de comunicação (*1) já instaladas no subsolo. (Uma experiência de demonstração foi realizada na cidade de Aomori entre novembro de 2022 e março de 2023 e está prevista prosseguir neste inverno). Como resultado, pode-se esperar a transformação digital (DX) do trabalho de controlo urbano e das decisões de limpeza da neve antes da remoção da mesma das estradas, que são grandes problemas regionais em áreas de forte queda de neve.

No futuro, com esta tecnologia, será promovida a generalização de modelos de aprendizagem automática para lidar com todas as condições de neve em zonas de forte queda de neve. Além disso, será também utilizada a tecnologia de deteção através de fibra ótica para obter informações ambientais sobre a cidade, com o objetivo de resolver vários problemas locais. Esses resultados foram exibidos no NTT R&D FORUM 2023 - IOWN ACCELERATION (*2), que se realizou de dia 14 a 17 de novembro de 2023.

Figura 1 - Visão geral das decisões de remoção de neve através da tecnologia de deteção de vibrações utilizando redes óticas de telecomunicações

1. Contextualização e objetivo

Nas zonas de forte queda de neve, as medidas de remoção da mesma são importantes para manter as funções urbanas e assegurar a fluidez do tráfego, de modo a não interferir com a vida quotidiana dos residentes. O trabalho de remoção da neve das estradas é efetuado principalmente durante a noite. Para maximizar a eficácia das operações de limpeza num período de tempo limitado, as rondas urbanas são realizadas durante o dia e as decisões de remoção são tomadas diariamente para uma área designada por zona de remoção de neve, com base na sua quantidade, na previsão de queda e nas recomendações dos investigadores. No entanto, à medida que a população envelhece e diminui nas zonas rurais, há falta de operadores para a limpeza da neve e para tomar decisões de remoção da mesma nas estradas (*3).

Nestas circunstâncias, a melhoria da eficiência através da DX é uma questão urgente. Em resposta a este desafio regional, as três empresas realizaram uma experiência de demonstração para determinar a implementação da remoção de neve. Em primeiro lugar, combinaram o algoritmo de deteção de velocidade de veículos da NEC com o método proposto pela NTT de análise da correlação entre a necessidade de remoção de neve e as características de vibração provocadas pelo tráfego na fibra ótica. Esta combinação foi feita com dados sobre a vibração do tráfego nas estradas da cidade de Aomori, obtidos através de fibra ótica subterrânea não utilizada, instalada pela NTT EAST e da tecnologia de deteção de vibração em fibra ótica fornecida pela NEC.

2. Características desta tecnologia

(1) Através da recolha de dados de vibração detetados nas fibras óticas subterrâneas de telecomunicações existentes, é possível tomar decisões à distância, de remoção de neve em vários pontos de uma zona de remoção.

(2) A fibra ótica, que não necessita de manutenção e que tem uma excelente resistência às condições atmosféricas, pode ser utilizada como sensor tal como está, não sendo necessária a instalação de um novo dispositivo de sensorização.

(3) Utilizando um modelo de decisão para a necessidade de remoção de neve que é constituído por informações como a velocidade do veículo, que é um indicador da suavidade do fluxo de tráfego, e por características de resposta de frequências de vibração correlacionadas com as condições da superfície da estrada, é possível tomar decisões adequadas de remoção de neve independentemente das recomendações de um investigador.

(4) A remoção de neve pode ser determinada em tempo real a partir dos dados obtidos para cada estrada.

3. Descrição das experiências de demonstração

(1) De novembro de 2022 a março de 2023, a vibração do tráfego nas estradas da cidade em 3 zonas de remoção de neve foi detetada através da ligação de um sensor de deteção à extremidade superior de uma fibra ótica de telecomunicações implementada no subsolo da cidade de Aomori.

(2) Aquisição a partir da vibração do tráfego, de informações sobre a velocidade do veículo e os dados estatísticos das características de resposta da frequência de vibração, construção de um modelo de decisão para a necessidade de remoção de neve e avaliação de precisão (através de experiências de demonstração, descobriu-se recentemente que as características da velocidade do veículo e da frequência de vibração mudam devido a alterações nas condições da estrada causadas pela camada de neve e foi feita a sua modelação).

4. Resultados das experiências de demonstração

Aproveitando o facto da fibra ótica para telecomunicações estar instalada no subsolo das estradas urbanas nas zonas de remoção de neve, foi possível determinar a necessidade de limpeza da neve em várias zonas de remoção através da análise dos dados de vibração do tráfego obtidos pela tecnologia de deteção de vibrações em fibra ótica.

Figura 2 - Modelo de decisão para a necessidade de remoção de neve

5. Funções de cada empresa

NTT

Proposta e demonstração de um método de decisão de remoção de neve utilizando a análise dos dados detetados e a aprendizagem automática.

NTT EAST

Seleção e disponibilização do equipamento utilizado para a observação do estado da estrada e para as experiências de demonstração.

NEC

Implementação de medições por deteção em fibra ótica e disponibilização do algoritmo de cálculo da velocidade do veículo.

6. Visão Geral

Com base nestes resultados, as três empresas continuarão a realizar experiências em áreas com diferentes condições regionais para demonstrar a versatilidade do modelo de decisão para a necessidade de remoção de neve e procurarão resolver problemas em áreas com forte queda de neve, tais como a manutenção de um sistema sustentável de remoção de neve de estradas através da tomada de decisão de remoção da mesma em tempo real pela DX. Além disso, serão promovidas atividades de cocriação para o estabelecimento de tecnologias de aplicação da deteção em fibra ótica, que possam resolver problemas locais através da análise de dados de vibração urbana e de informações ambientais que podem ser recolhidas utilizando infraestruturas de comunicações.