Structural Health Monitoring (SHM) has been attracting numerous research efforts around the world because it targets at monitoring structural conditions and performance to prevent catastrophic failure, and to provide quantitative data for engineers and infrastructure owners to design a reliable and economical asset management strategy. In the past decade, with supports from Australian Research Council (ARC), Cooperative Research Center for Infrastructure and Engineering Asset Management (CIEAM), CSIRO and industry partners, intensive research works have been conducted in the School of Civil, Environmental and Mining Engineering, University of Western Australia and Centre for Infrastructural Monitoring and Protection, Curtin University on various techniques of SHM. The researches include the development of hardware, software and various algorithms, such as various signal processing techniques for operational modal analysis, modal analysis toolbox, non-model based methods for assessing the shear connection in composite bridges and identifying the free spanning and supports conditions of pipelines, vibration based structural damage identification and model updating approaches considering uncertainty and noise effects, structural identification under moving loads, guided wave propagation technique for detecting debonding damage, and relative displacement sensors for SHM in composite and steel truss bridges. This paper aims at summarizing and reviewing the recent research advances on SHM of civil infrastructure in Western Australia.
Structural Health Monitoring (SHM) gradually becomes a technique for ensuring the health and safety of civil infrastructures and is also an important approach for the research of the damage accumulation and disaster evolving characteristics of civil infrastructures. It is attracting prodigious research interests and the active development interests of scientists and engineers because a great number of civil infrastructures are planned and built every year in mainland China. In a SHM system the sheer number of accompanying wires, fiber optic cables, and other physical transmission medium is usually prohibitive, particularly for such structures as offshore platforms and long-span structures. Fortunately, with recent advances in technologies in sensing, wireless communication, and micro electro mechanical systems (MEMS), wireless sensor technique has been developing rapidly and is being used gradually in the SHM of civil engineering structures. In this paper, some recent advances in the research, development, and implementation of wireless sensors for the SHM of civil infrastructures in mainland China, especially in Dalian University of Technology (DUT) and Harbin Institute of Technology (HIT), are introduced. Firstly, a kind of wireless digital acceleration sensors for structural global monitoring is designed and validated in an offshore structure model. Secondly, wireless inclination sensor systems based on Frequency-hopping techniques are developed and applied successfully to swing monitoring of large-scale hook structures. Thirdly, wireless acquisition systems integrating with different sensing materials, such as Polyvinylidene Fluoride(PVDF), strain gauge, piezoresistive stress/strain sensors fabricated by using the nickel powder-filled cement-based composite, are proposed for structural local monitoring, and validating the characteristics of the above materials. Finally, solutions to the key problem of finite energy for wireless sensors networks are discussed, with future works also being introduced, for example, the wireless sensor networks powered by corrosion signal for corrosion monitoring and rapid diagnosis for large structures.
In this paper, a fuzzy inference system and an analytical hierarchy process-based online evaluation technique is developed to monitor the condition of the 32-km Donghai Bridge in Shanghai. The system has 478 sensors distributed along eight segments selected from the whole bridge. An online evaluation subsystem is realized, which uses raw data and extracted features or indices to give a set of hierarchically organized condition evaluations. The thresholds of each index were set to an initial value obtained from a structure damage and performance evolution analysis of the bridge. After one year of baseline monitoring, the initial threshold system was updated from the collected data. The results show that the techniques described are valid and reliable. The online method fulfills long-term infrastructure health monitoring requirements for the Donghai Bridge.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.25
no.12
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pp.830-842
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2015
This paper aims to develop a SI(structural identification) technique using the kinetic energy optimization technique(KEOT) and the direct matrix updating method(DMUM) to decide on optimal location of sensors and to update FE model respectively, which ultimately contributes to a composition of more effective SHM. Owing to the characteristic structural flexing behavior of cable bridges, which makes them vulnerable to any vibration, systematic and continuous structural health monitoring (SHM) is pivotal for them. Since it is necessary to select optimal measurement locations with the fewest possible measurements and also to accurately assess the structural state of a bridge for the development of an effective SHM, a SI technique is as much important to accurately determine the modal parameters of the current structure based on the data optimally obtained. In this study, the KEOT was utilized to determine the optimal measurement locations, while the DMUM was utilized for FE model updating. As a result of experiment, the required number of measurement locations derived from KEOT based on the target mode was reduced by approximately 80 % compared to the initial number of measurement locations. Moreover, compared to the eigenvalue of the modal experiment, an improved FE model with a margin of error of less than 1 % was derived from DMUM. Finally, the SI technique for long-span bridges proposed in this study, which utilizes both KEOT and DMUM, is proven effective in minimizing the number of sensors while accurately determining the structural dynamic characteristics.
Park, Woong Ki;Lee, Chang Gil;Park, Seung Hee;You, Young Jun;Park, Ki Tae
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.17
no.2
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pp.1-9
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2013
In recent years, numerous mega-size and complex civil infrastructures have been constructed worldwide. For the more precise construction and maintenance process management of these civil infrastructures, the application of a variety of smart sensor-based structural health monitoring (SHM) systems is required. The efficient management of both sensors and collected databases is also very important. Recently, several kinds of database access technologies using Quick Response (QR) code and Augmented Reality (AR) applications have been developed. These technologies provide software tools incorporated with mobile devices, such as smart phone, tablet PC and smart pad systems, so that databases can be accessed very quickly and easily. In this paper, an AR-based structural health monitoring technique is suggested for sensor management and the efficient access of databases collected from sensor networks that are distributed at target structures. The global positioning system (GPS) in mobile devices simultaneously recognizes the user location and sensor location, and calculates the distance between the two locations. In addition, the processed health monitoring results are sent from a main server to the user's mobile device, via the RSS (really simple syndication) feed format. It can be confirmed that the AR-based structural health monitoring technique is very useful for the real-time construction process management of numerous mega-size and complex civil infrastructures.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.1
no.1
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pp.48-61
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2000
Korea Aerospace Research Institute (KARI) have gained experience with Helicopter Vibration Health Monitoring (VHM) System technology with the help of UK GKN-WHL. GKN-WHL have had many years of experience with the research and development of vibration analysis techniques to improve the health monitoring of helicopter transmissions. This activity was targeted at transmission rig testing at first, but the techniques have been progressively developed where they are now used as a part of integrated Health and Usage Monitoring (HUM) systems on many types of in-service and new helicopters. The technique development process has been considerably aided by an ever expanding database of transmission monitoring experience from both the rig testing and aircraft operations. This experience covers a wide range of failure types from naturally occurring faults to crack propagation studies and covering a wide range of transmission configurations. Primarily based on accelerometer signals GKN-WHL's vibration analysis methods have also been applied to a variety of other sensor types. The transition from an experimental environment to operational VHM systems has been a lengthy process, there being a need to demonstrate technique reliability as well as effectiveness to both regulatory (Airworthiness Authority) and commercial organizations. Another important feature of this process has been the development of close relationships with a number of VHM system hardware and software suppliers. Such an experienced GKN-WHL provides various raw vibration data which was acquired from transmission ground test rig and allow KARI to develop it's own analysis program. KARI made a program and then analyzed the data to coma pre with the results of GKN-WHL. The KARI's results both time domain signals and statistical values show comparable to GKN's.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2007.10a
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pp.67-71
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2007
Recently, a health care need according to the increase of an advanced age population is increasing. The requirement about a health care monitoring is increasing rapidly from general people as well as patient. The requisition about a medical treatment technique and a medical treatment information service is the trend to be expanding. That can be possible minimizing the inconvenience of the patient to take a medical service and continuously monitoring the status of the patient to take a health care service. This paper discusses an implementation of wireless physiological signal monitoring system for health care. The system are composed of the sensor node and monitoring program. The sensor node has the physiological signal measurement part and the wireless communication part. The remote monitoring system has a monitoring program that are communicating the sensor node using bluetooth. The sensor node measured the ECG, pulse wave, blood pressure, Sp02, and heart rate.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.8
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pp.1401-1407
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2008
Recently, a health care need according to the increase of an advanced age population is increasing. The requirement about a health care monitoring is increasing rapidly from general people as well as patient. The requisition about a medical treatment technique and a medical treatment information service is the trend to be expanding. That can be possible minimizing the inconvenience of the patient to take a medical service and continuously monitoring the status of the patient to take a health care service. This paper discusses an implementation of wireless physiological signal monitoring system for health care. The system are composed of the sensor node and monitoring program. The sensor node has the physiological signal measurement part and the wireless communication part. The remote monitoring system has a monitoring program that are communicating the sensor node using bluetooth. The sensor node measured the ECG, pulse wave, blood pressure, SpO2, and heart rate.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.3
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pp.9-15
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2011
U-healthcare system has an aim to provide reliable and fast medical services for patient regardless of time and space by transmitting to doctors a large quantity of vital signs collected from sensor networks. Existing u-healthcare systems can merely monitoring patients' health status. In this paper, we describe the implementation and validation of a prototype of a u-health monitoring system based on a wireless sensor network. This system is easy to derive physiologically meaningful results by analyzing rapidly vital signs. The monitoring system sends only the abnormal data of examinee to the service provider. This technique can reduces the wireless data packet overload between a monitoring part and service provider. The real-time bio-signal monitoring system makes possible to implement u-health services and improving efficiency of medical services.
Various monitoring techniques are now available for structural health monitoring and Acoustic Emission (AE) is one of them. One of the major advantages of the AE technique is its capability to locate active cracks in structural members. AE crack locating approaches are affected by the signal attenuation and dispersion of elastic waves due to inhomogeneity and geometry of reinforced concrete (RC) members. In this paper, a novel technique is described based on signal processing and sensor arrangement to process multisensory AE data generated by the onset and propagation of cracks and is validated with experimental results from an in-situ load test. Considering the sources of uncertainty in the AE crack location process, a methodology is proposed to capture and locate events generated by cracks. In particular, the relationship between AE events and load is analyzed, and the feasibility of using the AE technique to evaluate the cracking behavior of two RC slab strips during loading to failure is studied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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