This paper proposes a core technology for a micro river monitoring terminal device suitable for flood monitoring in small rivers and valleys. Our proposed device is basically equipped with a 77GHz radar, gyro and accelerometer sensors. To measure the flow velocity and water level, we proposed a signal processing technique that extracts pure water energy components from the observed Doppler velocity and reflection intensity from the radar. And to determine the stability of the river structure equipped with our device, we constantly monitor the displacement of the measured values of the gyro and accelerometer sensors. Experimental result verified that our method detects pure water energy in various river environments and distinguishes between flow velocity and water level well. And we verified that vibration and position change of structures can be determined through a gyro sensor. In future research, we will work to build a secure digital twin river network by lowering the cost of supplying RF-WAV devices. Also we expect our device to contribute to securing a preventive golden time in rivers.
This paper presents an application of the TDR(Time Domain Reflectometry) to the monitoring of the deformation of rock mass with grouted coaxial cables through laboratory tests. The grouted cable can easily deform together with the rock mass movements, and the deformed cable loses its original capacitance and the reflected waveform produced along the deformed cable consequently represents a change of voltage pulse. Therefore, it is possible to monitor the deformation of rock mass by measuring the changes in these reflection signatures. Shear test of the cemented mortar containing a specimen of coaxial cable showed that the shear deformation correlated linearly with the reflection coefficient, so the TDR was effective to monitor the displacement of the rock mass. Bending test were carried out in order to determine the influence of the crooked cables on the monitoring of rock mass movements. Controlled cirmping and shearing test upon a cable of 50 m long, 12.7 mm diameter showed not only the fact that the reflection amplitudes decreased as the cable length increased but also the proper crimping depth, width and interval between two adjacent crimps. Two coaxial cables-one 100 m long and other 175m long-were installed and grouted into the separate boreholes drilled in a sedimentary formation. The behavior of the cable was monitored with metallic TDR cable tester to measure rock mass deformation based on the interpretative techniques developed through laboratory tests.
In this study, a wireless crack sensor is developed for monitoring cracks propagating in two dimensions. This sensor is developed by incorporating a laser-based optical navigation sensor board (ADNS-9500) into a smart wireless platform (Imote2). To measure crack propagation, the Imote2 sends a signal to the ADNS-9500 to collect a sequence of images reflected from the concrete surface. These acquired images can be processed in the ADNS-9500 directly (the navigation mode) or sent to Imote2 for processing (the frame capture mode). The computed crack displacement can then be transmitted wirelessly to a base station. The design and the construction of this sensor are reported herein followed by some calibration tests on one prototype sensor. Test results show that the sensor can provide sub-millimeter accuracy under sinusoidal and step movement. Also, the two modes of operation offer complementary performance as the navigation mode is more accurate in tracking large amplitude and fast crack movement while the frame capture mode is more accurate for small and slow crack movement. These results illustrate the feasibility of developing such a crack sensor as well as point out directions of further research before its actual implementation.
This paper is focused on a simplified measurement of rail irregularity by some axle-box accelerometers for high-speed rail condition monitoring with in-service high-speed trains. Generally, the rail condition monitoring has been done by a special railway inspection vehicle with a 10m versine method. But, the monitoring method needs some expensive measurement system, and have been performed only at night due to its speed limit. In this research, a simplified measurement of rail irregularity using axle-box accelerometers is proposed to monitor the rail condition with in-service high-speed trains. The acceleration is measured by using two accelerometers on a axle-box, and stored in an on-board data acquisition system. The displacement is estimated from the acceleration data by a combination of Kalman filter and the frequency selective filter. The estimated results are compared with the measurement from a laser rail inspection system which is near the axle-box. From the comparison, the proposed method shows promise as a tool for the simplified measurement of rail irregularity at high-speed.
Kaloop, Mosbeh R.;Elsharawy, Mohamed;Abdelwahed, Basem;Hu, Jong Wan;Kim, Dongwook
Smart Structures and Systems
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v.26
no.5
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pp.667-680
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2020
This study aims at reporting a systematic procedure for evaluating the static and dynamic structural performance of steel bridges based on a short-period structural health monitoring measurement. Sungsu bridge located in Korea is considered as a case study presenting the most recent tests carried out to examine the bridge condition. Short-period measurements of Structural Health Monitoring (SHM) system were used during the bridge testing phase. A novel symmetry index is introduced using statistical analyses of deflection and strain measurements. Frequency Domain Decomposition (FDD) is implemented to the strain measurements to estimate the bridge mode shapes and damping ratios. Furthermore, Markov Chain Monte Carlo (MCMC) is also implemented to examine the reliability of bridge performance while ambient design trucks are in static or moving at different speeds. Strain, displacement and acceleration were measured at selected locations on the bridge. The results show that the symmetry index can be an efficient and useful measure in assessing the steel bridge performance. The results from the used method reveal that the performance of the Sungsu bridge is safe under operational conditions.
Monitoring systems currently applied to concrete bridges include strain gauges, inclinometers, accelerometers and displacement transducers. In general, vertical displacements are one of the parameters that more often need to be assessed because their information reflects the overall response of the bridge span. However, the implementation of systems to continuously and directly observe vertical displacements is known to be difficult. On the other hand, strain gauges and inclinometers are easier to install, but their measurements provide no more than indirect information regarding the bridge deflection. In this context, taking advantage of the information collected through strain gauges and inclinometers, and the processing capabilities of current computers, a procedure to evaluate bridge girder deflections based on polynomial functions is presented. The procedure has been implemented in an existing software system - MENSUSMONITOR -, improving the flexibility in the data handling and enabling faster data processing by means of real time visualization capabilities. Benefiting from these features, a comprehensive analysis aiming at assessing the suitability of polynomial functions as an approximate solution for deflection curves, is presented. The effect of boundary conditions and the influence of the order of the polynomial functions on the accuracy of results are discussed. Some recommendations for further instrumentation plans are provided based on the results of the present analysis. This work is supported throughout by monitoring data collected from a laboratory beam model and two full-scale bridges.
Given an object, its positioning in the space is a main concern in structural monitoring and a required feedback in structural health monitoring, structural control and robotics. In addition, to make the sensor unit wireless is a crucial issue for advanced applications. This paper deals with the exploitation of wireless transmission technology to long-term monitoring GPS (Global Positioning System) receivers - like the Leica GMX 902 and the Leica GRX 1200-pro. These GPS receivers consist of five parts: antenna, receiver, user client computer, interface and power supply. The antenna is mounted on the object to be monitored and is connected with the receiver by a coaxial-cable through which the radio frequency signals are transmitted. The receiver unit acquires, tracks and demodulates the satellite signals and provides, through an interface which in this paper is made wireless, the resulting GPS raw data to the user client computer for being further processed by a suitable positioning algorithm. The power supply reaches the computer by a wired link, while the other modules rely on batteries re-charged by power harvesting devices. Two wireless transmission systems, the 24XStream and the CC1110, are applied to replace the cable transmission between the receiver and the user client computer which up to now was the only market offer. To verify the performance and the reliability of this wireless transmission system, some experiments are conducted. The results show a successful cable replacement.
Ye, Seoung-Bin;Kwon, In-Yeong;Kim, Tae-Ho;Park, Jeong-Seon;Han, Soon-Hee;Ceong, Hee-Taek
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.16
no.5
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pp.957-968
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2021
To improve the data on reliability of the onshore fish farm water quality monitoring system and operate the system efficiently, the water quality data of the onshore seawater fish farms which are progressing test operation, and the marine environmental information network(Wando tidal station) were compared and analyzed. Furthermore, data validation, data range filters, and data displacement checks were applied to analyze the data in a way that eliminates the data errors in water quality monitoring systems and increases the reliability of measurement data.
Kaloop, Mosbeh R.;Hwang, Won Sup;Elbeltagi, Emad;Beshr, Ashraf;Hu, Jong Wan
Structural Engineering and Mechanics
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v.69
no.3
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pp.347-359
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2019
This paper aims to evaluate the behavior of Dorim-Goh bridge in Seoul, Korea, under static and dynamic loads effects by ambient trucks. The prestressed concrete (PSC) girders and reinforcement concrete (RC) slab of the bridge are evaluated and assessed. A short period monitoring system is designed which comprises displacement, strain and accelerometer sensors to measure the bridge performance under static and dynamic trucks loads. The statistical analysis is used to assess the static behavior of the bridge and the wavelet analysis and probabilistic using Weibull distribution are used to evaluate the frequency and reliability of the dynamic behavior of the bridge. The results show that the bridge is safe under static and dynamic loading cases. In the static evaluation, the measured neutral axis position of the girders is deviated within 5% from its theoretical position. The dynamic amplification factor of the bridge girder and slab are lower than the design value of that factor. The Weibull shape parameters are decreased, it which means that the bridge performance decreases under dynamic loads effect. The bridge girder and slab's frequencies are higher than the design values and constant under different truck speeds.
Kim, Mun-Guk;You, Je-Gyun;Kim, So-Young;Kim, In-Gul;Kim, Geun-Sang;Jeon, Min-Hyeok
Composites Research
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v.30
no.5
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pp.280-287
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2017
The complex deformation of the swept composite wing occurs due to the torsional load and bending load during the flight. Therefore, prediction for displacement of swept composite wing is required for structural health monitoring. Wing displacements can be predicted by using relationship between displacements and strains. The strain distributions on the fixed-end are complex due to the geometric shape of the swept wing. Because of those strain distribution, the wing displacement can be diversely predicted by the strain sensing locations. In this paper, displacements prediction of swept composite wing was performed by considering complex strain distributions. The predicted displacements under various loading condition were consistent with those calculated by FEA and verified through the bending test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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