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.
In this paper, wireless monitoring of typhoon-induced variation of dynamic characteristics of a cable-stayed bridge is presented. Firstly, cable-stayed bridge with the wireless monitoring system is described. Wireless vibration sensor nodes are utilized to measure accelerations from bridge deck and stay cables. Also, modal analysis methods are selected to extract dynamic characteristics. Secondly, dynamic responses of the cable-stayed bridge under the attack of two typhoons are analyzed by estimating relationships between wind velocity and dynamic characteristics. Wind-induced variations of deck and cable vibration responses are examined based on the field measurements under the two consecutive typhoons, Bolaven and Tembin. Finally, time-varying analyses are performed to investigate non-stationary random properties of the dynamic responses under the typhoons.
We constructed an on-line PD monitoring system for the 380kV U/G Cable project at the Riyad 9012 substation in Saudi-arabia. The system will be monitoring the termination of the two 380kV XLPE Cables to prevent unexpected failure of the cable insulation. The system had been tested in the laboratory and on-site for detection of various PD signals and reliability of operation. The system distinguish the existence and nonexistence of the partial discharge and then judge the source of partial discharge using automatic PD pattern recognition software.
본 논문은 사장교에서 모니터링 시스템을 통해 획득한 가속도 자료를 이용하여 케이블 관리기준 장력을 결정하기 위한 방법을 제시한다. 현재 한국의 많은 장대교량에 모니터링 시스템이 설치되어 있다. 모니터링 시스템은 교량의 이상현상이나 손상을 진단하고 관리주체에 경고하기 위해 설치된다. 사장교에 있어서는 그 기하학적인 형상 때문에 케이블 장력이 교량 이상징후의 중요한 지시가 될 수 있다. 만약 케이블 장력관리치가 너무 높거나 또는 너무 낮게 설정되면, 모니터링 시스템은 교량의 이상징후를 적절하게 경고하지 못할 것이다. 일반적으로, 관리치는 경험이나 공학적 판단에 의해 결정된다. 그러나 본 논문에서는 케이블 장력에 대한 확률분포모형과 신뢰성 해석에 기초한 새로운 케이블 장력관리치 설정에 대한 방법을 제시한다. 제안된 방법은 적용성 검토를 위하여 실제 콘크리트 사장교에 적용되었다.
In this study, we deployed the cable tunnel inspection and monitoring system by wireless sensor network. It is shown that the wireless sensor network which is composed of sensor, wireless communication module, and gateway can be applied to cable tunnel monitoring system. Sensors considered herein are flame detection sensor, flood detection sensor, intruder detection sensor, and temperature sensor, etc. It is also found that the wireless sensor network can deliver sensing data reliably by wireless sensing technology. The gateway system that can transmit sensed data to server by CDMA is developed. Monitoring system is constructed by web service technology, and it is observed that this system can monitor the present state of tunnel without difficulties. The system provides an alternative to inspecting and monitoring the tunnel efficiently where the conventional wired system is infeasible.
Li, Shunlong;Dong, Jialin;Lu, Wei;Li, Hui;Xu, Wencheng;Jin, Yao
Smart Structures and Systems
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제20권6호
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pp.769-780
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2017
Cable force monitoring is an essential and critical part of the safety evaluation of cable-supported bridges. A reasonable cable force monitoring scheme, particularly, sensor placement related to accurate safety assessment and budget cost-saving becomes a major concern of bridge administrative authorities. This paper presents optimal sensor placement for cable force monitoring by selecting representative sensor positions, which consider the spatial correlativeness existing in the cable group. The limited sensors would be utilized for maximizing useful information from the monitored bridges. The maximum information coefficient (MIC), mutual information (MI) based kernel density estimation, as well as Pearson coefficients, were all employed to detect potential spatial correlation in the cable group. Compared with the Pearson coefficient and MIC, the mutual information is more suitable for identifying the association existing in cable group and thus, is selected to describe the spatial relevance in this study. Then, the bond energy algorithm, which collects clusters based on the relationship of surrounding elements, is used for the optimal placement of cable sensors. Several optimal placement strategies are discussed with different correlation thresholds for the cable group of Nanjing No.3 Yangtze River Bridge, verifying the effectiveness of the proposed method.
Intelligent distribution equipment is inevitable to realize self-healing which is one of smart grid functions in distribution network. Therefore, most of distribution equipment have been developed with self diagnostic sensors. However, it is not effective to construct on-line monitoring system for underground distribution cable because of high cost and low sensitivity. Recently, optical fiber composite cable is being considered for communication and power delivery in order to cope with increasing communication in distribution network. This paper presents the design and performance assessment results of underground cable on-line monitoring system using DTS(Distributed Temperature Sensing) and optical fiber composite underground cable.
It is essential for health monitoring of a cable-stayed bridge to provide more accurate and enough information from the sensors. In experimental modal testing, the chosen measurement locations and the number of measurements have a major influence on the quality of the results. The choice is often difficult for complex structures like a cable-stayed bridge. It is extremely important a cable-stayed bridge to minimize the number of sensing operations required to monitor the structural system. In order to obtain the desired accuracy for the structural test, several issues must take into consideration. Two important issues are the number and location of response sensors. There are usually several alternative locations where different sensors can be located. On the other hand, the number of sensors might be limited due to economic constraints. Therefore, techniques such as methodologies, algorithms etc., which address the issue of limited instrumentation and its effects on resolution and accuracy in health monitoring systems are paramount to a damage diagnosis approach. This paper discusses an optimum sensor placement criterion suitable to the identification of structural damage for continuous health monitoring. A Kinetic Energy optimization technique and an Effective Independence Method are analyzed and numerical and theoretical issues are addressed for a cable-stayed bridge. Its application to a cable-stayed bridge is discussed to optimize the sensor placement for identification and control purposes.
In this study, we deployed the cable tunnel inspection and monitoring system by wireless sensor network. It is shown that the wireless sensor network which is composed of sensor, wireless communication module, and gateway can be applied to cable tunnel monitoring system. Sensors considered herein are flame detection sensor, flood detection sensor, intruder detection sensor, and temperature sensor, etc. It is also found that the wireless sensor network can deliver sensing data reliably by wireless sensing technology. The gateway system that can transmit sensed data to server by CDMA is developed. Monitoring system is constructed by web service technology, and it is observed that this system can monitor the present state of tunnel without difficulties. The system provides an alternative to inspect and monitor the tunnel efficiently where the conventional wired system is infeasible.
The sudden collapse of Interstate 35 Bridge in Minneapolis gave a wake-up call to US municipalities to re-evaluate aging bridges. In this situation, structural health monitoring (SHM) technology can provide the essential help needed for monitoring and maintaining the nation's infrastructure. Monitoring long span bridges such as cable-stayed bridges effectively requires the use of a large number of sensors. In this article, we introduce a probabilistic approach to identify optimal locations of sensors to enhance damage detection. Probability distribution functions are established using an artificial neural network trained using a priori knowledge of damage locations. The optimal number of sensors is identified using multi-objective optimization that simultaneously considers information entropy and sensor cost-objective functions. Luling Bridge, a cable-stayed bridge over the Mississippi River, is selected as a case study to demonstrate the efficiency of the proposed approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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