欧美大地仪器设备中国有限公司

400-700-9998
土木工程2019-08-01

无线传感器网络提高长期电桥性能

MicroStrain无线网桥监控系统通过能量收集和基于云的远程数据分析实现长期性能诊断。


faasad.png

MicroStrain的无线结构监控系统是一种新的网络工具,用于增强长期性能诊断和预测。网络功能包括一个独立于能源的自主传感器平台,可简化安装并减少电池维护。无线功能消除了布线的成本和安装负担。因此,传感器可以快速部署在离散位置,对流量和并发构造的干扰较小。此外,基于云的管理和建模工具支持任何MicroStrain无线或第三方健康和使用数据。目前的商业应用包括桥梁,飞机和制造工艺。 

多种微型传感器节点组合可为性能参数提供测量功能,如振动,负载,应变,位移,温度,腐蚀和倾斜/倾斜。将先进的传感功能集成到结构和承载设计元素中的新技术使嵌入式监控智能能够永久地构建到结构中。此外,低功耗,同步数据通信协议有助于无线传输,可在单个基站上支持数千个节点,而不会影响可靠性。

无线监控  

重复的交通负荷给桥梁结构带来了很大的压力。维护基础设施,量化使用和预测故障需要监控多个位置和参数。有线传感器受到规模和环境限制的影响,阻碍了更广泛的部署。此外,硬连线解决方案难以安装且破坏性,维护成本高,并且不容易在桥设计之间转移。

无线传感器网络可以在远程高价值设备上以更大的规模和成本效率进行部署。MicroStrain 为许多结构应用开发了集成的无线监控解决方案。这些包括民用桥梁项目[i]和国防飞机应用[ii],他们在这些领域提供重大创新。高级数据同步功能可确保使用时间作为统一变量对传感器信息进行无线聚合。每个节点上的超低功耗FRAM内存和事件驱动触发器使网络能够以更少的能量捕获关键的健康和使用信息。此外,可扩展的系统特性支持在单个网络中分布许多传感器。网络支持固定电话,蜂窝或卫星通信。实际上,任何传感器都可以与MicroStrain网络一起使用。因此,运营商可以定制监控以提供必要的渠道。


快速安装

桥梁操作员无法通过繁琐的监控系统和安装实践来破坏或复杂正常的桥梁操作。并发建设活动或交通流量的中断破坏了增强传感能力的成本和便利性。MicroStrain微型传感器可快速安装在现有桥梁上,并与未来的桥梁设计集成。 

无线节点可实现离散布局,无需人工密集且易损坏的线路。该网络支持详细检查,定期评估和长期监控。此外,对于新建筑,无线集成剪切销(WISP)首先设计用于监控飞机起落架上的载荷,疲劳和损坏,提供完全校准,环境密封的集成性能监控功能。MicroStrain的微型无线节点还能够从加速度计,地震检波器,粘合或焊接应变仪,LVDT,热电偶和腐蚀传感器同步采集数据。我们的无线传感器数据聚合器支持远程站点的自动桥接监控 (WSDA),它使用时间作为统一变量从可伸缩传感器网络收集数据。


能源独立

远程资产在获取传统能源方面受到很大限制。在短时间的临时监控应用中,MicroStrain的超低功耗微电子可以足以提供自主操作。监控系统提供有效的预定数据传输协议以及事件驱动的睡眠模式,以最小的功率维持必需的数据。但是,永久解决方案对于提取有意义的生命周期性能指标是必要的。通过应用可再生的,收获的能源来消除电池维护可以为自给自足的无线监控解决方案提供长期电力。

太阳能是美国许多地区公路基础设施的合理选择。太阳能收集设备可以将传感器节点与传统电源的限制分离。MicroStrain的经验包括开发太阳能,应变,振动和热动力传感器网络。部署自供电微型传感器可以显着提高数据提取能力,同时减少对目视检查和电池维护的需求。


安全的基于云的数据

sadadsa.png

持续的健康和使用监控会生成大量数据集。这些数据对于优化操作和维护是必需的,但它也可以创建数据可视化和管理挑战。MicroStrain的SensorCloud™提供安全,基于云的传感器数据管理平台,具有几乎无限的存储,快速可视化功能和用户定义的警报通道。SensorCloud™使大数据易于访问,并允许工程师在几秒钟内深入了解各个数据点。

SensorCloud™配备了板载分析和建模工具,允许用户开发,验证和验证新算法。此外,开放API平台支持导入分析指标和其他数据类型(例如注释性注释和图像)。通过这些方式,可以利用交叉数量,平均每日负载流量,共振频率和累积疲劳等使用模式。从长远来看,更有效的资源优先排序。


实时连接

可访问性是维护有效远程监控网络不可或缺的一部分。通过其基于云的数据交换平台,MicroStrain的无线网络支持实时远程访问和控制。使用蜂窝网络将长期数据推送到云,以及在无线数据聚合器内本地存档。因此,用户可以更低效地以更低的成本配置,管理和维护分布式监控系统。 

MicroStrain的Live Connect还使桥接操作员能够在受控测试事件期间远程监控实时桥接性能。利用应变事件,例如定义的交通负荷交叉,可以实时远程观察特定位置的性能。


桥梁监测经验

MicroStrain已经支持了许多主要的无线装置,这些装置可以主动监测主要桥跨的结构应变和地震活动。[iii] ,[iv]其中一个例子是本·富兰克林大桥,它横跨特拉华河,从宾夕法尼亚州费城到新泽西州卡姆登。[v]   通过蜂窝电话链路远程访问无线监控系统。无线节点测量悬臂梁中的结构应变,因为旅客列车横跨跨度。在几个月内进行测量以量化桥梁疲劳。性能监控验证了桥梁在其设计范围内运行,并允许操作员避免昂贵的大修。

MicroStrain还为州,联邦和外国桥梁计划部署了自供电无线网桥监控系统。这些例子包括位于罗德岛北史密斯菲尔德的Great Road State Bridge,横跨康涅狄格州纽黑文的泰晤士河的Goldstar桥以及希腊科林斯的Corinth运河桥。每个站点都集成了微型太阳能收集器,为由MicroStrain的无线传感器数据聚合器和无线节点组成的网络供电。在科林斯,一个地震活跃的地区,桥梁设计具有部分地震隔离,桥梁操作员希望在实际地震事件中评估隔离设计的有效性。系统以200 Hz的频率连续采样加速度。

MicroStrain基于云的数据交换的应用使桥梁运营商和协作研究计划能够自主地聚合,可视化和分析高分辨率的健康和使用数据。对于100Hz,10节点网络,数据收集要求通常超过1GB /天。较大的跨度可能需要数百甚至数千个嵌入式传感器。随着时间的推移,维护和协作桥接性能数据会带来很大的负担。SensorCloud™使桥梁研究人员能够以几乎任何规模经济高效地维护,共享和建模桥梁性能。

先进的无线传感器网络与创新的基于云的数据分析相结合,彻底改变了远程结构的性能监控。从长远来看,操作员可以对结构的恶化及其对性能的相应影响获得宝贵的见解。通过使桥梁监控系统的安装破坏性更小且更易于管理,可以更高效,更大规模地实现这些优势。因此,现有和下一代基础架构都可以访问基于条件的维护,修复和建模的值。

 

[i] Arms,SW等人,“用于结构健康监测的远程可重编程传感器”,结构材料技术(SMT):用于公路和桥梁的NDE / NDT,2004年9月16日,纽约州布法罗市

[ii] Arms,SW等人,“飞行器结构健康和使用管理系统无线传感网络的飞行测试”,于2011年2月28日至3月3日在澳大利亚墨尔本举行的AIAC14上接受发表

[iii] Townsend CP,Hamel,MJ,Arms,SW; “可扩展的无线网络传感器网络”,proc。SPIE的

第9届智能结构与材料国际研讨会和第7届国际老龄化基础设施无损评估与健康监测研讨会,加利福尼亚州圣地亚哥,2002年3月17日至21日发表论文

[iv]  Galbreath JH,Townsend,CP,Mundell,SW,Arms,SW; “采用节能高速无线传感器网络进行土木结构应变监测”,国际结构健康监测研讨会,受邀,加利福尼亚州斯坦福,2003年9月

[v] Rong,AY和Cuffari,MA; “使用无线应变计的钢桥结构健康监测”结构材料技术VI,第327-330页,NDE / NDT用于公路和桥梁,纽约州布法罗,2004年9月16日