Recent advances in low-cost remote monitoring systems have made it possible and practical to perform structural health monitoring (SHM) on a large scale. However, it is difficult for a single remote monitoring system to cover a wide range of SHM applications due to the amount of specialization required. For the remote monitoring system to be flexible, sustainable, and robust, this article introduces a new cost-effective, advanced remote monitoring and inspection system named DuraMote that can serve as a next generation supervisory control and data acquisition (SCADA) system for civil infrastructure systems. To evaluate the performance of DuraMote, we conduct experiments at two representative counterpart sites: a bridge and water pipelines. The objectives of this article are to improve upon the existing SCADA by integrating the remote monitoring system (i.e., DuraMote), to describe a prototype SCADA for civil engineering structures, and to validate its effectiveness with long-term field deployment results.
Thadikemalla, Venkata Sainath Gupta;Gandhi, Abhay S.
Smart Structures and Systems
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v.20
no.1
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pp.35-42
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2017
Recently, compressive sensing based data loss recovery techniques have become popular for Structural Health Monitoring (SHM) applications. These techniques involve an encoding process which is onerous to sensor node because of random sensing matrices used in compressive sensing. In this paper, we are presenting a model where the sampled raw acceleration data is directly transmitted to base station/receiver without performing any type of encoding at transmitter. The received incomplete acceleration data after data losses can be reconstructed faithfully using compressive sensing based reconstruction techniques. An in-depth simulated analysis is presented on how random losses and continuous losses affects the reconstruction of acceleration signals (obtained from a real bridge). Along with performance analysis for different simulated data losses (from 10 to 50%), advantages of performing interleaving before transmission are also presented.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.6
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pp.669-677
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2012
This study presents a method to monitor cable force using wireless sensor nodes and piezoelectric sensors. The following approaches are carried out to achieve the objective. Firstly, the principle of piezoelectric materials (e.g., PZT) as strain sensors is reviewed. A cable force estimation method using dynamic features of cables measured by piezoelectric materials is presented. Secondly, the design of an automated cable force monitoring system using the data acquisition sensor-node Imote2/SHM-DAQ is described. The sensor node is originally developed by University of Illinois at Urbana-Champaign and is adopted in this study to monitor strain-induced voltage from PZT sensors. The advantages of the system are cheap, and eligible for wireless communication and automated operation. Finally, the feasibility of the proposed monitoring system is evaluated on a lab-scaled cable.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.27
no.3
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pp.217-223
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2007
This paper introduces an active sensing node using radio-frequency (RF) telemetry. This device has brought the traditional impedance-based structural health monitoring (SHM) technique to a new paradigm. The RF active sensing node consists of a miniaturized impedance measuring device (AD5933), a microcontroller (ATmega128L), and a radio frequency (RF) transmitter (XBee). A macro-fiber composite (MFC) patch interrogates a host structure by using a self-sensing technique of the miniaturized impedance measuring device. All the process including structural interrogation, data acquisition, signal processing, and damage diagnostic is being performed at the sensor location by the microcontroller. The RF transmitter is used to communicate the current status of the host structure. The feasibility of the proposed SHM strategy is verified through an experimental study inspecting loose bolts in a bolt-jointed aluminum structure.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2004.04a
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pp.297-300
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2004
The various microbial tests were performed to determine bioremediation agent capacity for eight strains isolated from the oil contaminated regions. Two tests for isolated strains were conducted such as cell hydrophobicity and emulsifying activity. The biodegradation of SHM (saturated hydrocarbon mixture) and AHM (aromatic hydrocarbon mixture) with the strains also was carried out. The strains having higher cell hydrophobicity and emulsifying activity degraded petroleum oil effectively. The degradation capacity for SHM was represented more than 90% in YS-7 and WLH-1 of isolated strains, and KH3-2 were capable of degrading AHM. Especially, WLH-1 as yeast was shown more than two or three times in the degradation capacity of automobile engine lubricants and the biomonitoring results of contaminated soil for residual oil degrading test showed that the hydrocarbon biodegradation was increased in the second treatment by this strain.
The 610 m high Canton Tower (formerly named Guangzhou New Television Tower) is currently considered as a benchmark problem for structural health monitoring (SHM) of high-rise slender structures. In the benchmark study task I, a set of 24-hour ambient vibration measurement data has been available for the output-only system identification study. In this paper, the vector autoregressive models (ARV) method is adopted in the operational modal analysis (OMA) for this TV tower. The identified natural frequencies, damping ratios and mode shapes are presented and compared with the available results from some other research groups which used different methods, e.g., the data-driven stochastic subspace identification (SSI-DATA) method, the enhanced frequency domain decomposition (EFDD) algorithm, and an improved modal identification method based on NExT-ERA technique. Furthermore, the environmental effects on the estimated modal parameters are also discussed.
The approach to damage detection and localization adopted in this paper is based on a statistical comparison of models built from the response time histories collected at different stages during the structure lifetime. Some of these time histories are known to have been recorded when the structural system was undamaged. The consistency of the models associated to two different stages, both undamaged, is first recognized. By contrast, the method detects the discrepancies between the models from measurements collected for a damaged situation and for the undamaged reference situation. The damage detection and localization is pursued by a comparison of the SSE (sum of the squared errors) histograms. The validity of the proposed approach is tested by applying it to the analytical benchmark problem developed by the ASCE Task Group on Structural Health Monitoring (SHM). In the paper, the results of the benchmark studies are presented and the performance of the method is discussed.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.2
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pp.166-171
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2010
Wired monitoring systems have been used for damage detection and dynamic analysis of large structures(bridges, dams, plants, etc.). However, the real-world applications still remain limited, mainly due to time and cost issues inherent to wired systems. In recent years, an increasing number of researchers have adopted WSN(wireless sensor network) technologies to the field of SHM(structural health monitoring). Accurate time synchronization is most critical for the wireless approach to be feasible for SHM purpose, along with sufficient wireless bandwidth and highly precise measuring resolution. To satisfy technical criteria stated above, a wireless vibration monitoring system that uses high-precision MEMS(micro-electro-mechanical system) sensors and A/D convertor is discussed in detail. It was found experimentally that the level of time synchronization fell within $200\;{\mu}sec$.
Structural Health Monitoring (SHM) is an effective alternative to conventional inspections which are time-consuming and subjective. SHM can detect damage early and reduce maintenance cost and thereby help reduce the likelihood of catastrophic structural events to infrastructure such as bridges. After reviewing the Damage Index Method (DIM), an Iterative Damage Index Method (IDIM) is proposed to improve the accuracy of damage detection. These two damage detection techniques are compared based on damage on two structures, a simply supported beam and a pedestrian bridge. Compared to the traditional damage detection algorithm, the proposed IDIM is shown to be less arbitrary and more accurate.
Sen, Debarshi;Nagarajaiah, Satish;Gopalakrishnan, S.
Structural Monitoring and Maintenance
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v.4
no.4
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pp.381-396
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2017
Structural health monitoring (SHM) is a necessity for reliable and efficient functioning of engineering systems. Damage detection (DD) is a crucial component of any SHM system. Lamb waves are a popular means to DD owing to their sensitivity to small damages over a substantial length. This typically involves an active sensing paradigm in a pitch-catch setting, that involves two piezo-sensors, a transmitter and a receiver. In this paper, we propose a data-intensive DD approach for beam structures using high frequency signals acquired from beams in a pitch-catch setting. The key idea is to develop a statistical learning-based approach, that harnesses the inherent sparsity in the problem. The proposed approach performs damage detection, localization in beams. In addition, quantification is possible too with prior calibration. We demonstrate numerically that the proposed approach achieves 100% accuracy in detection and localization even with a signal to noise ratio of 25 dB.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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