Het is lente en de wegen zijn een puinhoop. Maar de dagen dat automobilisten bellen om gaten in de weg te melden, kunnen ooit tot het verleden behoren.

In plaats daarvan, netwerken van zelfaangedreven draadloze sensoren zouden onder het wegdek worden gelegd, het verstrekken van regelmatige updates over de wegomstandigheden aan transportplanners, chauffeurs met connected cars en andere partijen.

Dat is de belofte van ePave, een gezamenlijk project waarbij computerwetenschappers van de University at Buffalo en onderzoekers van de Chinese Chang'an University betrokken waren.

"We willen wegfouten detecteren voordat ze zich voordoen, en uiteindelijk automobilisten helpen verkeersongevallen als gevolg van beschadigde wegen te voorkomen, " zegt Wenyao Xu, doctoraat, universitair docent informatica en techniek aan de UB, en een van de co-leiders van het project.

Het idee om sensoren in bestrating in te bouwen is niet nieuw. Een voorbeeld hiervan zijn de begraven sensoren op kruispunten die ervoor zorgen dat verkeerslichten veranderen als een ander voertuig de weg oversteekt. Deze systemen worden aangedreven door draden die verbinding maken met verkeerslichten.

Veel onderzoekers proberen intelligentere systemen te maken met behulp van draadloze technologie. Hierdoor kunnen hele wegen worden gecontroleerd, inclusief verkeer en ondergrond, zoals druk- en vochtniveaus, dat kan een teken zijn dat er kuilen of andere wegfouten ontstaan.

Veel voorgestelde draadloze systemen richten zich op batterijen. Het probleem met dat idee, Xu zegt, is dat transportplanners de weg zouden moeten openbreken om de batterijen te vervangen. Andere alternatieve energiebronnen zijn onder meer zonne-energie, mechanische en thermische energie, of het oogsten van omgevingsradiosignalen. Toch wordt elk geconfronteerd met beperkingen met kosten, installatie, onderhoud en andere zaken.

ePave probeert deze problemen te omzeilen door gebruik te maken van piëzo-elektriciteit - hetzelfde type elektrische lading dat wordt gebruikt door elektrische sigarettenaanstekers en akoestische gitaarpickups - van de mechanische belasting die voertuigen op wegen uitoefenen.

Elke sensor is ongeveer zo groot als een sleutelhanger. Tests met een prototype suggereren dat ze tot wel 150 meter uit elkaar kunnen worden geplaatst. Op twee tot drie centimeter onder de weg, ze kunnen genoeg energie oogsten en opslaan om regelmatig vocht te detecteren, druk en andere nuttige informatie. Het kan deze gegevens vervolgens elke 10 minuten verzenden naar relaisstations tot 1, 000 meter afstand.

Deze relaisstations kunnen worden ingebouwd in straatverlichting of soortgelijke constructies, en de gegevens kunnen vervolgens via ondergrondse kabels naar een netwerk worden verzonden. Beurtelings, die informatie kan vervolgens worden gedeeld met transportplanners, verbonden auto's en anderen.

Hoewel veelbelovend, ePave is nog niet klaar voor de weg. Onderzoekers zijn van plan het systeem verder te bestuderen, inclusief de levensduur van de piëzo-elektrische module, waarvan ze hopen dat ze minstens vijf jaar en mogelijk wel 20 jaar meegaan. Ze onderzoeken ook hoe ze de sensoren het beste kunnen inbedden, manieren om kosten en andere zaken te verminderen.

Meer informatie over het systeem is te vinden in een studie in het tijdschrift Sensoren .