• Title/Summary/Keyword: 무선 임피던스 센서노드

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Multi-Scale Wireless Sensor Node for Global and Local Structural Health Monitoring (전역적-국부적 구조건전성 모니터링을 위한 다기능 무선센서노드)

  • Lee, So-Young;Ho, Duc-Duy;Park, Jae-Hyung;Kim, Jeong-Tae;Na, Won-Bae
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2010.04a
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    • pp.662-665
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    • 2010
  • 본 연구에서는 전역적-국부적 구조건전성 모니터링을 위한 무선센서노드로서 가속도 및 임피던스 응답신호의 계측이 가능한 다기능 무선센서노드를 개발하였다. 이를 위해 첫째, 가속도 및 임피던스 응답의 계측이 가능한 다기능 무선센서노드를 설계 및 제작하였다. 둘째, 다기능 무선센서노드의 성능검증을 위하여 트러스교 모형을 대상으로 진동실험을 수행하였다. 셋째, 다기능 무선센서노드로부터 취득된 가속도 및 임피던스 응답을 이용하여 트러스 구조물의 구조 건전성 모니터링을 통해 다기능 무선센서노드의 적용성을 검증하였다.

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Hybrid Monitoring using Wireless Sensor Nodes of Steel Plate-Girder Railroad Bridges (무선센서노드를 이용한 강판형 철도교량의 하이브리드 모니터링)

  • Hong, Dong-Soo;Park, Jae-Hyung;Kim, Jeong-Tae
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2009.04a
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    • pp.110-113
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    • 2009
  • 본 연구에서는 무선센서노드을 이용하여 강판형 철도교량의 전형적인 손상유형인 거더부의 휨강성 저하와 지점부의 볼트풀림을 효과적으로 모니터링할 수 있는 하이브리드 모니터링 기법을 제안하였다. 이를 위해 다음과 같은 연구가 수행되었다. 첫째, 본 연구진에 의해 개발된 가속도 및 임피던스기반 무선센서노드를 간략하게 소개하였다. 둘째, 가속도 및 임피던스 신호를 이용하여 효과적인 손상모니터링이 가능한 기법들을 선정하였다. 마지막으로, 개발된 가속도 및 임피던스기반 무선센서노드를 모형 강판형 철도교에 설치하고, 일련의 손상 시나리오에 따른 하이브리드 모니터링을 수행하여 무선센서노드 및 모니터링 기법의 성능을 평가하였다.

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A Study on Applicability of Wireless Impedance Sensor Nodes Technique for Tensile Force Monitoring of Structural Cables (구조용 케이블의 인장력 모니터링을 위한 무선 임피던스 센서노드 기술의 적용성에 관한 연구)

  • Park, Jae-Hyung;Hong, Dong-Soo;Kim, Jeong-Tae;Na, Won-Bae;Cho, Hyun-Man
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.22 no.1
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    • pp.21-31
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    • 2010
  • In this study, a technique that uses wireless impedance sensor nodes is proposed to monitor tensile force of structural cable. To achieve this goal, the following approaches were implemented. First, a wireless impedance sensor node was designed for automated and cost-efficient prestress-loss monitoring. Second, an impedance-based algorithm was embedded in the wireless impedance sensor node for autonomous structural health monitoring of structural cables. Third, a tensile force monitoring technique that uses an interface plate for structural cables was proposed to overcome the limitations of the wireless impedance sensor node such as its narrow-band measurable frequency ranges. Finally, the applicability of the wireless impedance sensor node and the technique that uses the interface washer were evaluated in a lab-scaled prestressed concrete (PSC) girder model with internal and external tendons for which several prestress-loss scenarios were experimentally monitored with the wireless impedance sensor nodes.

Wireless Impedance-based Steel Bridge Health Monitoring Incorporating Neural Networks (인공신경망기법을 이용한 무선 임피던스 기반 강교량 건전성 모니터링)

  • Min, Ji-Young;Park, Seung-Hee;Yun, Chung-Bang;Shim, Hyo-Jin
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2010.04a
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    • pp.658-661
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    • 2010
  • 본 논문에서는 교량의 볼트 체결부, 응력집중부 등 손상의 발생이 유력한 위치에 부착된 압전센서-무선 임피던스 센서노드를 통해 구조물의 건전성을 지속적으로 모니터링 하는 시스템을 소개하였다. 임피던스 기반 건전성 모니터링에 있어서 구조물에 발생하는 손상에 따라 민감하게 반응하는 주파수 성분이 달라지기 때문에, 이러한 주파수 영역을 자동으로 결정함과 동시에 손상에 관한 정보를 획득하기 위하여 인공신경망 기법을 적용하였다. 제안된 기법은 기존에 구축되어 있는 데이터베이스를 기반으로 구조물에 발생한 손상의 종류 및 손상의 정도를 판단하는 것을 목적으로 한다. 무선 임피던스 센서노드-인공신경망 기반 손상탐색 통합 시스템은 실제 강교량에서 발생한 볼트풀림, 균열 등 국부적인 손상의 진단을 위하여 적용되었으며, 그 유효성을 입증하였다.

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Diagnosis of Pipe Structures using Impedance Measurement Sensor nodes (임피던스 측정 센서 노드를 이용한 배관 설비 진단)

  • Jang, In-Hwan;Jeong, Yeon-Wook;Song, Byung-Hun
    • 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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    • 2009.08a
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    • pp.367-369
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    • 2009
  • 본 논문은 저전력 무선 임피던스 기반 구조물 건전성 감시 USN 시스템을 활용하여 electro-mechanical Impedance 센서의 일종인 PZT센서를 부착한 배관 구조물의 건전성을 진단하는 방법과 그 실험 결과에 대해 소개 한다. 기존에는 건설구조물에 가해지는 전기적인 입출력비에 해당하는 임피던스를 계측하기 위해서 비교적 고가의 대형 계측 장비가 필요로 했으며, 구조물에 설치된 센서를 계측장비에 연결하기 위한 유선의 케이블 작업 역시 추가로 필요했었다. 대형 배관 구조물의 경우에는 이러한 문제점 때문에 임피던스를 이용한 능동형 센서가 제대로 활용되지 못하고 있고 비정기적인 비파괴검사에만 국한되어 사용되어 왔다. USN기술은 저전력 소출력 무선통신을 통해 기존의 계측시스템과는 다른 상시모니터링의 장점을 가지고 있는 기술로서 최근 토목/건설 분야에서 적극적으로 활용이 되는 융합기술이다. 본 논문에서 구조물 건전성 감시 분야와 저전력 무선 계측 기술의 통합을 통해 얻어진 최적화된 배관 건전도 진단 센서 노드의 효율성을 정량적 실험 데이터를 통해 입증하고, 앞으로의 연구 방향에 대한 제안으로 끝을 맺는다.

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Monitoring of Strength Development in Concrete Using Wireless Impedance Measurements (무선 임피던스 계측을 이용한 콘크리트 강도 발현 모니터링 기법)

  • Kim, Dong-Jin;Chang, Ha-Joo;Park, Jun-Hyun;Park, Seung-Hee;Park, Sun-Kyu
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2010.04a
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    • pp.339-342
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    • 2010
  • 본 논문에서는 유/무선 임피던스 계측을 통하여 현장 타설 콘크리트의 강도 발현 모니터링 기법을 개발하였다. 최근 많이 사용되고 있는 고강도 콘크리트의 경우 강도 발현이 제대로 되지 않으면 건설 중 취성 파괴가 일어날 우려가 있으므로 현장에서의 강도 발현 모니터링이 중요시 되고 있다. 하지만 기존의 콘크리트 강도 평가 방법은 고가의 장비가 필요하거나 복잡한 수학식을 통하여 이루어 졌기에 현장에서는 효율적으로 사용되기 힘들었다. 이에 압전 센서 기반 임피던스 측정을 통하여 콘크리트의 강도 발현을 모니터링하는 기법을 제안하였다. 구조물의 임피던스는 구조물 손상이나 강도 변화와 같은 구조물의 물성 변화 발생 시 공진주파수가 이동하는 특징이 있다. 이를 기반으로 콘크리트 구조물의 공진주파수 변화를 관찰하여 대상 구조물의 강도를 모니터링하는 기법을 개발하였으며 유/무선 임피던스 계측을 동시에 실시하여 무선 임피던스 측정의 유효성을 평가하였다. 그리고 고강도 콘크리트에서의 적용을 평가하기 위하여 설계 강도 30MPa, 100MPa의 콘크리트에 대하여 유/무선 임피던스 측정을 실시하였다. 이를 통해 본 논문에서는 무선 임피던스 계측을 이용하여 접근하기 어려운 곳이나 케이블 연결이 어려운 곳에서도 실시간으로 구조물의 강도 발현 모니터링이 가능한 시스템을 제안하였다.

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Temperature Effect on Impedance-based Damage Monitoring of Steel-Bolt Connection using Wireless Impedance Sensor Node (무선 임피던스 센서노드를 이용한 강-볼트 접합부의 임피던스기반 손상모니터링에 미치는 온도 영향)

  • Hong, Dong-Soo;Kim, Jeong-Tae
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.26 no.1
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    • pp.27-33
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    • 2012
  • This paper presents the effect of temperature on the impedance-based damage monitoring of steel-bolt connections using wireless impedance sensor nodes. In order to achieve the objective, the following approaches are implemented. First, a temperature-compensated damage monitoring scheme that includes a temperature compensation model and damage detection method is described. The temperature compensation model is designed by analyzing the linear regressions between the temperatures and impedance signatures. The correlation coefficient of the impedance signatures is selected as the damage index to monitor the damage occurrence in the target structures. Second, a wireless impedance sensor node is described for the design of the hardware components and embedded software. Finally, the performance of the temperature-compensated impedance-based damage monitoring scheme is evaluated for detecting a loose bolt in the steel-bolt connections on a lab-scale steel girder under various temperatures.

철도교량의 구조건전성 모니터링 시스템 개발

  • Yun, Jeong-Bang;Park, Hyeon-Jun
    • Magazine of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.11 no.1
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    • pp.95-98
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    • 2011
  • 최근 국내에서 사회기반시설물에 대한 안전관리 네트워크 통합시스템 구축을 위한 국가핵심과제가 진행되고 있다. 본 연구에서는, 위 과제의 일환으로 진행 중인 철도교량의 구조건전성 모니터링 시스템 구축 및 운용에 대하여 기술하였다. 효율적인 철도교량 모니터링 시스템 구축을 위하여 다양한 종류의 스마트센서가 적용되었으며, 웹 기반의 네트워킹을 통해 외부에서 모니터링 시스템을 원격으로 접속, 제어 할 수 있도록 하였다. 철도교량의 국부 손상을 모니터링 하기 위해 압전센서를 활용한 무선 임피던스 노드를 적용하였고, 구조물 전체의 거동 분석을 위하여 가속도 센서 및 광섬유 센서를 적용하였다. 구조물의 장기 계측을 통한 철도 주행 및 외부 환경에 따른 거동 분석을 수행하였으며, 손상 평가를 위한 신호처리 알고리즘이 적용되었다.

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