Taylor, Stuart G.;Farinholt, Kevin M.;Park, Gyuhae;Todd, Michael D.;Farrar, Charles R.
Smart Structures and Systems
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v.6
no.5_6
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pp.661-673
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2010
This paper presents recent developments in an extremely compact, wireless impedance sensor node (the WID3, $\underline{W}$ireless $\underline{I}$mpedance $\underline{D}$evice) for use in high-frequency impedance-based structural health monitoring (SHM), sensor diagnostics and validation, and low-frequency (< ~1 kHz) vibration data acquisition. The WID3 is equipped with an impedance chip that can resolve measurements up to 100 kHz, a frequency range ideal for many SHM applications. An integrated set of multiplexers allows the end user to monitor seven piezoelectric sensors from a single sensor node. The WID3 combines on-board processing using a microcontroller, data storage using flash memory, wireless communications capabilities, and a series of internal and external triggering options into a single package to realize a truly comprehensive, self-contained wireless active-sensor node for SHM applications. Furthermore, we recently extended the capability of this device by implementing low-frequency analog-to-digital and digital-to-analog converters so that the same device can measure structural vibration data. The compact sensor node collects relatively low-frequency acceleration measurements to estimate natural frequencies and operational deflection shapes, as well as relatively high-frequency impedance measurements to detect structural damage. Experimental results with application to SHM, sensor diagnostics and low-frequency vibration data acquisition are presented.
A wireless sensing system is designed for application to structural monitoring and damage detection applications. Embedded in the wireless monitoring module is a two-tier prediction model, the auto-regressive (AR) and the autoregressive model with exogenous inputs (ARX), used to obtain damage sensitive features of a structure. To validate the performance of the proposed wireless monitoring and damage detection system, two near full scale single-story RC-frames, with and without brick wall system, are instrumented with the wireless monitoring system for real time damage detection during shaking table tests. White noise and seismic ground motion records are applied to the base of the structure using a shaking table. Pattern classification methods are then adopted to classify the structure as damaged or undamaged using time series coefficients as entities of a damage-sensitive feature vector. The demonstration of the damage detection methodology is shown to be capable of identifying damage using a wireless structural monitoring system. The accuracy and sensitivity of the MEMS-based wireless sensors employed are also verified through comparison to data recorded using a traditional wired monitoring system.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.24
no.5
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pp.476-486
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2004
This paper is the second part of the study on the development of a smart active layer (SAL) sensor, which consists of two parts. As mentioned in the first paper, structural health monitoring (SHM) is a new technology that is being increasingly applied at the industrial field as a potential approach to improve cost and convenience of structural inspection. Recently, the development of smart sensor is very active for real application. This study has focused on preparation and application study of SAL sensor which is described with regard to the theory and concept of the SAL sensor in the first paper. In order to detect elastic wave, smart piezoelectric sensor, SAL, is fabricated by using a piezoelectric element, shielding layer and protection layer. This protection layer plays an important role in a patched network of distributed piezoelectric sensor and shielding treatment. Four types of SAL sensor are designed/prepared/tested, and these details will be discussed in the paper In this study, SAL sensor ran be feasibly applied to perform structural health monitoring and to detect damage sources which result in elastic waves.
This study develops a novel recursive algorithm to significantly enhance the computation efficiency of a recently proposed stochastic subspace identification (SSI) methodology based on an alternative stabilization diagram. Exemplified by the measurements taken from the two investigated office buildings, it is first demonstrated that merely one sixth of computation time and one fifth of computer memory are required with the new recursive algorithm. Such a progress would enable the realization of on-line and almost real-time monitoring for these two steel framed structures. This recursive SSI algorithm is further applied to analyze 20 months of monitoring data and comprehensively assess the environmental effects. It is certified that the root-mean-square (RMS) response can be utilized as an excellent index to represent most of the environmental effects and its variation strongly correlates with that of the modal frequency. More detailed examination by comparing the monthly correlation coefficient discloses that larger variations in modal frequency induced by greater RMS responses would typically lead to a higher correlation.
Long-gauge carbon fiber line (CFL) sensors have received considerable attention in the past decade. However, there is still a need for an in-depth investigation of their measuring accuracy. This study investigates the accuracy of carbon fiber line sensors to monitor and differentiate the flexural behavior of two beams, one reinforced with steel bars alone and the other reinforced with steel and basalt fiber-reinforced polymer bars. A distributed set of long-gauge carbon fiber line, Fiber Bragg Grating (FBG), and traditional strain gauge sensors was mounted on the tensile concrete surface of the studied beams to compare the results and assess the accuracies of the proposed sensors. The test beams were loaded monotonically under four-point bending loading until failure. Results indicated the importance of using long-gauge sensors in providing useful, accurate, and reliable information regarding global structural behavior, while point sensors are affected by local damage and strain concentrations. Furthermore, long-gauge carbon fiber line sensors demonstrated good agreement with the corresponding Fiber Bragg Grating sensors with acceptable accuracy, thereby exhibiting potential for application in monitoring the health of large-scale structures.
The u-health service is using portable device such as smart device and it consists of small computing device. The u-health service carry out same performance with desktop computer. We designed message structure based on Bluetooth HDP. This message structure is used to transmit patient's biometric data on the smart device of medical team, patient and family over the mobile network environment. ISO/IEEE 11073 PHD standard was defined based on the method of communication between the agent and the manager. And We are confirmed the reliable transmission of biometric data at the smart device by implementing the android OS based patient information monitoring application to check the status of patient for medical team, patient and family.
Poon, Carmen C.Y.;Liu, Qing;Gao, Hui;Lin, Wan-Hua;Zhang, Yuan-Ting
Journal of Computing Science and Engineering
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v.5
no.3
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pp.246-256
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2011
Due to the increasingly aging population, there is a rising demand for assistive living technologies for the elderly to ensure their health and well-being. The elderly are mostly chronic patients who require frequent check-ups of multiple vital signs, some of which (e.g., blood pressure and blood glucose) vary greatly according to the daily activities that the elderly are involved in. Therefore, the development of novel wearable intelligent systems to effectively monitor the vital signs continuously over a 24 hour period is in some cases crucial for understanding the progression of chronic symptoms in the elderly. In this paper, recent development of Wearable Intelligent Systems for e-Health (WISEs) is reviewed, including breakthrough technologies and technical challenges that remain to be solved. A novel application of wearable technologies for transient cardiovascular monitoring during water drinking is also reported. In particular, our latest results found that heart rate increased by 9 bpm (P < 0.001) and pulse transit time was reduced by 5 ms (P < 0.001), indicating a possible rise in blood pressure, during swallowing. In addition to monitoring physiological conditions during daily activities, it is anticipated that WISEs will have a number of other potentially viable applications, including the real-time risk prediction of sudden cardiovascular events and deaths.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.9
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pp.45-55
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2011
Context awareness technologies are based on efficient sharing of environment information of ubiquitous sensors in everyday life, and users require this awareness technologies to get quality of services. However, the application has been restricted due to its varieties of sensors and many different methods of communications. Therefore, IEEE 1451 standard has been published to interface between sensors and network layer. But it does not connect to a middleware because IEEE 1451 is for transducer standards. This paper presents a transducer and application interface protocol which connect to the context-aware middleware by defining a protocol to obtain context information using XML. We have implemented a bridge health monitoring system and railroad monitoring system in which different sensors and users' application are used to prove the efficacy of proposed interface protocols.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.2
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pp.406-423
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2014
The recent advances in wireless communication systems and semiconductor technologies are paving the way for new applications over wireless sensor networks. Health-monitoring application (HMA) is one such emerging technology that is focused on sensing and reporting human vital signs through the communication network comprising sensor devices in the vicinity of the human body. The sensed vital signs can be divided into two categories based on the importance and the frequency of occurrence: occasional emergency signs and regular normal signs. The occasional emergency signs are critical, so they have to be delivered by the specified deadlines, whereas the regular normal signs are non-critical and are only required to be delivered with best effort. Handling the occasional emergency sign is one of the most important attributes in HMA because a human life may depend on correct handling of the situation. That is why the underlying network protocol suite for HMA should ensure that the emergency signs will be reported in a timely manner. However, HMA based on IEEE 802.15.4 might not be able to do so owing to the lack of an appropriate emergency-handling mechanism. Hence, in this paper, we propose a new emergency-handling mechanism to reduce the emergency reporting delay in IEEE 802.15.4 through the modified superframe structure. A fraction of an inactive period is modified into three new periods called the emergency reporting period, emergency beacon period, and emergency transmission period, which are used opportunistically only for immediate emergency reporting and reliable data transmission. Extensive simulation is performed to evaluate the performance of the proposed scheme. The results reveal that the proposed scheme achieves improved latency and higher emergency packets delivery ratio compared with the conventional IEEE 802.15.4 MAC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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