El objetivo es resolver los problemas regionales utilizando la información medioambiental obtenida de las infraestructuras de comunicaciones.
NTT Corporation (NTT), NTT EAST Corporation (NTT EAST) y NEC Corporation (NEC) han aplicado conjuntamente la tecnología de detección de vibraciones por fibra óptica para construir un modelo de aprendizaje automático que estima las condiciones de la superficie de la carretera a partir de las características de vibración transmitidas a través de fibras ópticas de comunicación (hilos conductores no utilizados e inactivos en una línea de fibra óptica de comunicación) ya instaladas bajo tierra. (Se realizó un experimento de demostración en la ciudad de Aomori de noviembre de 2022 a marzo de 2023 y está previsto que continúe este invierno). Como resultado, podemos esperar la transformación digital (DX) del trabajo de patrulla urbana y las decisiones de retirada de nieve antes de la retirada de nieve de las carreteras, que son los principales problemas regionales en las zonas de grandes nevadas. En el futuro, gracias a esta tecnología, promoveremos la generalización de los modelos de aprendizaje automático para hacer frente a todas las condiciones de nieve en las zonas de grandes nevadas. También utilizaremos la tecnología de detección por fibra óptica para adquirir información medioambiental sobre la ciudad, con el fin de resolver diversos problemas locales. Estos resultados se expusieron en el NTT R&D Forum - IOWN ACCELERATION, que se celebró del 14 al 17 de noviembre de 2023.
Antecedentes y finalidad
En las zonas con fuertes nevadas, las medidas de retirada de nieve son importantes para mantener las funciones urbanas y garantizar un tráfico fluido que no interfiera en la vida cotidiana de los residentes. Los trabajos de retirada de nieve de las carreteras se llevan a cabo principalmente durante las horas nocturnas. Para maximizar la eficacia de las operaciones de retirada de nieve en un tiempo limitado, las patrullas de la ciudad se realizan durante el día, y las decisiones de retirada de nieve se toman diariamente para un área denominada zona de retirada de nieve basándose en la cantidad de nieve, la previsión de nevadas y las reglas empíricas de los investigadores. Sin embargo, a medida que la población envejece y disminuye en las zonas rurales, escasean los operarios encargados de tomar las decisiones de retirada de nieve de las carreteras (referencia: Request for measures against snowy and cold areas concerning the government budget for FY 2024). Mejorar la eficiencia mediante DX es una cuestión urgente. En respuesta a este reto regional, las tres empresas llevaron a cabo un experimento de demostración para determinar la implantación de la retirada de nieve. En primer lugar, combinaron el algoritmo de detección de velocidad de vehículos de NEC con el método de análisis de correlación propuesto por NTT sobre la necesidad de retirar la nieve y las características de vibración del tráfico. Esto se combinó además con los datos de vibración del tráfico de las carreteras urbanas de la ciudad de Aomori, obtenidos utilizando fibra óptica subterránea no utilizada instalada por NTT EAST y la tecnología de detección de fibra óptica proporcionada por NEC.
Características de esta tecnología
- Mediante la recopilación de datos de vibración detectados por las fibras ópticas subterráneas de telecomunicaciones existentes, es posible tomar a distancia decisiones de retirada de nieve en múltiples puntos de una zona de retirada de nieve.
- La fibra óptica, que no requiere mantenimiento y tiene una excelente resistencia a la intemperie, puede utilizarse como sensor tal cual, por lo que no es necesario instalar un nuevo dispositivo sensor.
- Utilizando un modelo de decisión de necesidad de retirada de nieve que consiste en información sobre la velocidad del vehículo, que es un indicador de la fluidez del tráfico, y características de respuesta de frecuencias de vibración correlacionadas con las condiciones de la superficie de la carretera como características, es posible tomar decisiones adecuadas de retirada de nieve independientemente de las reglas empíricas de un investigador.
- La retirada de nieve puede determinarse en tiempo real a partir de los datos adquiridos para cada carretera.
Resumen de los experimentos de demostración
- De noviembre de 2022 a marzo de 2023, se detectó la vibración del tráfico en las carreteras de la ciudad en 3 zonas de retirada de nieve conectando un instrumento de detección al extremo superior de una fibra óptica de telecomunicaciones desplegada bajo tierra en la ciudad de Aomori.
- Adquisición de información sobre la velocidad de los vehículos y datos estadísticos de las características de respuesta de la frecuencia de vibración de la vibración del tráfico, construcción de un modelo de decisión de necesidad de retirada de nieve y evaluación de la precisión (mediante experimentos de demostración, descubrimos recientemente que las características de la velocidad de los vehículos y la frecuencia de vibración cambian debido a los cambios en las condiciones de la carretera causados por la capa de nieve, y los modelamos).
Resultados de los experimentos de demostración
Aprovechando el hecho de que la fibra óptica para telecomunicaciones está instalada en el subsuelo de las carreteras urbanas en las zonas de retirada de nieve, conseguimos determinar la retirada de nieve en múltiples zonas de retirada de nieve analizando los datos de vibración del tráfico obtenidos mediante la tecnología de detección de vibraciones por fibra óptica.
Funciones de cada empresa
- NTT. Propuesta y demostración de un método de decisión para la retirada de nieve mediante el análisis de datos de detección y el aprendizaje automático.
- NTT EAST. Selección y suministro del equipo utilizado para la observación de las condiciones de la superficie de la carretera y experimentos de demostración.
- NEC. Implementación de la medición de detección por fibra óptica, y provisión del algoritmo de cálculo de la velocidad del vehículo
Perspectivas
Basándose en estos resultados, las tres empresas seguirán realizando experimentos en zonas con diferentes condiciones regionales para demostrar la versatilidad del modelo de decisión de necesidad de retirada de nieve, y tratarán de resolver problemas en zonas con fuertes nevadas, como el mantenimiento de un sistema sostenible de retirada de nieve de las carreteras mediante la toma de decisiones de retirada de nieve en tiempo real DX. Además, promoveremos actividades de co-creación hacia el establecimiento de tecnologías de aplicación de detección por fibra óptica que puedan resolver problemas locales mediante el análisis de datos de vibraciones urbanas e información medioambiental que pueda recogerse utilizando infraestructuras de comunicaciones.
(NEC Corporation)
