Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.19
no.2
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pp.92-98
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2015
Recently, buildings tend to be large size, complex shape and functional. As the size of buildings is becoming massive, the need for structural health monitoring (SHM) technique is increasing. Various SHM techniques have been studied for buildings which have different dynamic characteristics and influenced by various external loads. "Abnormal behavior point" is a moment when the structure starts vibrating abnormally and this can be detected by comparing between before and after abnormal behavior point. In other words, anomalous behavior is a sign of damage on structures and estimating the abnormal behavior point can be directly related to the safety of structure. Abnormal behavior causes damage on structures and this leads to enormous economic damage as well as damage for humans. This study proposes an estimating technique to find abnormal behavior point using Hilber-Huang Transform which is a time-frequency signal analysis technique and the proposed algorithm has been examined through laboratory tests with a bridge model using a shaking table.
The present work utilizes system identification technique for health monitoring of shear building, wherein Parametric State Space modeling has been adopted. The method requires input excitation to the structure and also output acceleration responses of both undamaged and damaged structure obtained from numerically simulated model. Modal parameters like eigen frequencies and eigen vectors have been extracted from the State Space model after introducing appropriate transformation. Least square technique has been utilized for the evaluation of the stiffness matrix after having obtained the modal matrix for the entire structure. Highly accurate values of stiffness of the structure could be evaluated corresponding to both the undamaged as well as damaged state of a structure, while considering noise in the simulated output response analogous to real time scenario. The damaged floor could also be located very conveniently and accurately by this adopted strategy. This method of damage detection can be applied in case of output acceleration responses recorded by sensors from the actual structure. Further, in case of even limited availability of sensors along the height of a multi-storeyed building, the methodology could yield very accurate information related to structural stiffness.
A challenging problem in structural damage detection based on vibration data is the requirement of a large number of sensors and the numerical difficulty in obtaining reasonably accurate results when the system is large. To address this issue, the substructure identification approach may be used. Due to practical limitations, the response data are not available at all degrees of freedom of the structure and the external excitations may not be measured (or available). In this paper, an adaptive damage tracking technique, referred to as the sequential nonlinear least-square estimation with unknown inputs and unknown outputs (SNLSE-UI-UO) and the sub-structure approach are used to identify damages at critical locations (hot spots) of the complex structure. In our approach, only a limited number of response data are needed and the external excitations may not be measured, thus significantly reducing the number of sensors required and the corresponding computational efforts. The accuracy of the proposed approach is illustrated using a long-span truss with finite-element formulation and an 8-story nonlinear base-isolated building. Simulation results demonstrate that the proposed approach is capable of tracking the local structural damages without the global information of the entire structure, and it is suitable for local structural health monitoring.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.11
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pp.1074-1081
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2011
As robotics systems are becoming more complex there is the need to promote component based robot development, where systems can be constructed as the composition and integration of reusable building block. One of the most important challenges facing component based robot development is safeguarding against software component failures and malfunctions. The health monitoring of the robot software is most fundamental factors not only to manage system at runtime but also to analysis information of software component in design phase of the robot application. And also as a lot of monitoring events are occurred during the execution of the robot software components, a simple data treatment and efficient memory management method is required. In this paper, we propose an efficient events monitoring and data management method by modeling robot software component and monitoring factors based on robot software framework. The monitoring factors, such as component execution runtime exception, Input/Output data, execution time, checkpoint-rollback are deduced and the detail monitoring events are defined. Furthermore, we define event record and monitor record pool suitable for robot software components and propose a efficient data management method. To verify the effectiveness and usefulness of the proposed approach, a monitoring module and user interface has been implemented using OPRoS robot software framework. The proposed monitoring module can be used as monitoring tool to analysis the software components in robot design phase and plugged into self-healing system to monitor the system health status at runtime in robot systems.
Konduru, Venkateswara Raju;Bharamgoudra, Manjula R
Journal of information and communication convergence engineering
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v.19
no.3
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pp.166-174
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2021
A large volume of patient data is generated from various devices used in healthcare applications. With increase in the volume of data generated in the healthcare industry, more wellness monitoring is required. A cloud-enabled analysis of healthcare data that predicts patient risk factors is required. Machine learning techniques have been developed to address these medical care problems. A novel technique called the radix-trie-based Tanimoto kernel regressive infomax boost classification (RT-TKRIBC) technique is introduced to analyze the heterogeneous health data in the cloud to predict the health risks and send alerts. The infomax boost ensemble technique improves the prediction accuracy by finding the maximum mutual information, thereby minimizing the mean square error. The performance evaluation of the proposed RT-TKRIBC technique is realized through extensive simulations in the cloud environment, which provides better prediction accuracy and less prediction time than those provided by the state-of-the-art methods.
Apnea refers to episode of apnea (or not breathing) lasting more than 10 seconds that occur while sleeping. These episodes, whitch can occur hundreds of times per night, may transiently awaken resulting in fragmentation of sleep. Although the precise cause of Sudden Infant Death Syndrome(SIDS) are still unclear, there is evidence to suggest that hypoxaemia may be a contributory actor. Transcutaneous oxygen monitor can be used, but it is very difficult to use or baby stayed at home. In this reason, monitors whitch is easy or deal with are reqiured. In 1972, Steinschieder reported that two of the five infants noted to have apnea lasting or more than 20 seconds later died of SIDS episode, he also suggested that home monitoring or neonates should be used or managing apnea at home. Transthoracic electrical impedance technique is used or acquiring respiration waveform and detecting episode of apnea state. Transthoracic electrical impedance measurements have been made from the human trunk over the frequency range 9.6KHz to 614KHz. We conclude that application of impedance technique or detecting apnea state is proper or neonates.
This study was conducted to get a resonable set of budget allocation to public health programs. Matrix Delphi technique was used to obtain the logic of study results and eventually to form a human model which could predict opinion of professionals on budget allocation. Thirty-two professionals in academic and governmental area responded to Delphi survey. Questionnaire was developed using matrix formation, and the matrix was formed by 6 decision criteria on budget allocation and 26 public health programs. The decision criteria are as following: size of problem(morbidity), severity of problem, social equity, importance of prevention, technical feasibility and efficiency of programs. Severity of problem dropped out of the model because it had significant correlation with the size of problem. A total score of each program was obtained by weighting the relative importance of each criteria which also were given by survey respondents. These total scores indicate that the most important public health program is vaccination for infants and children in terms of budget allocation. Monitoring communicable diseases, mental health program, and anti-smoking program are the next. In addition, respondents were asked of the desirable budget size of each program. The result was rearranged by multiple regression model using the scores of each decision criteria. In this process, the current budget size of central government was provided to the respondents, and included in the model. h set of desirable budgets modified using tile model was obtained. Considering the current size of budget, tile results of the model is very different from that of the total score. Managing dementia is ranked the first. Health promotion program for the elderly, rehabilitation of the disabled and monitoring communicable diseases are the next. The need to increase the budget of vaccination for the infants and children was not found as so high. The matrix structure in Delphi survey gave us the precise basis to make optimal decision, and made it possible to develop an opinion predicting model. However the plentifulness and diversity of professional opinions were not fully obtained due to the limited number of decision criteria.
Structural health monitoring has drawn great attention in the field of civil engineering in past two decades. These structural health monitoring methods evaluate structural integrity through high-quality sensor measurements of structures. Due to electronic deterioration or aging problems, sensors may yield biased signals. Therefore, the objective of this study is to develop a fault detection method that identifies malfunctioning sensors in a sensor network. This method exploits the autoregressive modeling technique to generate a bank of Kalman estimators, and the faulty sensors are then recognized by comparing the measurements with these estimated signals. Three types of faults are considered in this study including the additive, multiplicative, and slowly drifting faults. To assess the effectiveness of detecting faulty sensors, a numerical example is provided, while an experimental investigation with faults added artificially is studied. As a result, the proposed method is capable of determining the faulty occurrences and types.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.11
no.4
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pp.266-284
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2010
Piezoelectric materials have become the most attractive functional materials for sensors and actuators in smart structures because they can directly convert mechanical energy to electrical energy and vise versa. They have excellent electromechanical coupling characteristics and excellent frequency response. In this article, the research activities and achievements on the applications of piezoelectric materials in smart structures in China, including vibration control, noise control, energy harvesting, structural health monitoring, and hysteresis control, are introduced. Special attention is given to the introduction of semi-active vibration suppression based on a synchronized switching technique and piezoelectric fibers with metal cores for health monitoring. Such mechanisms are relatively new and possess great potential for future applications in aerospace engineering.
Guaranteeing the quality and integrity of structural health monitoring (SHM) data is very important for an effective assessment of structural condition. However, sensory system may malfunction due to sensor fault or harsh operational environment, resulting in multiple types of data anomaly existing in the measured data. Efficiently and automatically identifying anomalies from the vast amounts of measured data is significant for assessing the structural conditions and early warning for structural failure in SHM. The major challenges of current automated data anomaly detection methods are the imbalance of dataset categories. In terms of the feature of actual anomalous data, this paper proposes a data anomaly detection method based on data-level and deep learning technique for SHM of civil engineering structures. The proposed method consists of a data balancing phase to prepare a comprehensive training dataset based on data-level technique, and an anomaly detection phase based on a sophisticatedly designed network. The advanced densely connected convolutional network (DenseNet) and Transformer encoder are embedded in the specific network to facilitate extraction of both detail and global features of response data, and to establish the mapping between the highest level of abstractive features and data anomaly class. Numerical studies on a steel frame model are conducted to evaluate the performance and noise immunity of using the proposed network for data anomaly detection. The applicability of the proposed method for data anomaly classification is validated with the measured data of a practical supertall structure. The proposed method presents a remarkable performance on data anomaly detection, which reaches a 95.7% overall accuracy with practical engineering structural monitoring data, which demonstrates the effectiveness of data balancing and the robust classification capability of the proposed network.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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