High performance concrete (HPC) has been extensively used in thin overlay for repair purpose due to its excellent strength and durability. This paper presents an experiment, where the sensor-instrumented HPC overlays have been followed by dynamic strain and moisture content monitoring for 1 year, under normal traffic. The vibrating wire and soil moisture sensors were embedded in overlay before construction. Four given HPC mixes (2 original mixes and their shrinkage-modified mixes) were used for overlays to contrast the strain and moisture results. A calibration method to accurately measure the moisture content for a given concrete mixture using soil moisture sensor was established. The monitoring results indicated that the modified mixes performed much better than the original mixes in shrinkage cracking control. Weather condition and concrete maturity at early age greatly affected the strain in concrete. The strain in HPC overlay was primarily in longitudinal direction, leading to transverse cracks. Additionally, the most moisture loss in concrete occurred at early age. Its rate was very dependent on weather. After one year, cracking survey was carried out by vision to verify the strain direction and no cracks observed in shrinkage modified mixes.
This paper presents a novel fiber optic accelerometer system for monitoring vibration of large-size structures. The system is composed of one (or multiple) sensor head, a light control unit and a signal processing unit. The sensing mechanism of the sensor head is based on a novel integration of the moire fringe phenomenon with fiber optics to achieve a robust performance in addition to its immunity to EM interference, easy cabling, and low cost. In this paper, a prototype of the fiber optic accelerometer system has been developed successfully. A low-cost light control unit has been developed to drive the system's optic and electronic components. A unique algorithm has also been developed to derive the sensor's acceleration from the raw signals of the light control unit; it is implemented via a separate signal processing unit. Finally, the shaking table tests successfully demonstrate the performance and the potential of the moire fringe fiber optic sensor system to monitor the health of civil infrastructures.
본 논문은 코드 분할 다중방식을 이용하여 외부로부터 선박에 가해지는 변형 및 온도 변화를 모니터링 할 수 있는 광섬유 브라그 격자 (FBG) 기반의 센서 네트워크를 제안하였다. 선박에 변형이 발생 하거나 온도의 변화가 일어날 때 FBG는 본래 가지고 있는 중심 파장이 이동하며 이는 외부 변형 크기에 비례하여 증가된다. 중심파장의 변화량을 측정함으로써 센서에 가해지는 변형이나 온도의 크기를 알 수 있다. 제안된 센서 네트워크는 코드분할 다중방식을 이용하였으며 광원에서 발생되는 신호를 직접 변조하여, 변조된 신호를 센서로 보내고 센서로부터 돌아오는 신호를 검출하여 상태를 모니터링하게 된다. 또한 슬라이딩 자기상관 기법과, 파장-시간 변환 기법을 이용하여 빠른 센싱과 넓은 범위의 센싱이 가능하도록 하였다.
Objectives of this study were to identify the hotspot for displacement of the on-line water quality sensors, in order to detect illicit discharge of untreated wastewater. A total of twenty-six water quality parameters were measured in sewer networks of the industrial complex located in Daejeon city as a test-bed site of this study. For the water qualities measured on a daily basis by 2-hour interval, the self-organizing maps(SOMs), one of the artificial neural networks(ANNs), were applied to classify the catchments to the clusters in accordance with patterns of water qualities discharged, and to determine the hotspot for priority sensor allocation in the study. The results revealed that the catchments were classified into four clusters in terms of extent of water qualities, in which the grouping were validated by the Euclidean distance and Davies-Bouldin index. Of the on-line sensors, total organic carbon(TOC) sensor, selected to be suitable for organic pollutants monitoring, would be effective to be allocated in D and a part of E catchments. Pb sensor, of heavy metals, would be suitable to be displaced in A and a part of B catchments.
고준위방사성폐기물 처분장은 고온, 다습, 방사선의 복합적인 환경 조건에 노출되며 이로 인해 구조물의 열화가 가속된다. 따라서 처분장에 대한 구조물 건전성 모니터링이 필수적이며 균열 탐지, 강도 추정 등을 위해 피에조 센서가 활용된다. 다만 처분 터널 및 처분 용기에 설치되는 모니터링 센서는 교체 및 제거가 불가능하기 때문에 모니터링 센서의 정량적인 수명을 평가하고 적합성을 판단해야 한다. 본 연구에서는 가속수명시험을 활용하여 모니터링용 피에조 센서에 대한 수명을 평가하였다. 고온 조건에서 나타나는 피에조 센서의 고장 모드와 고장 메커니즘을 도출하였으며 온도 스트레스가 피에조 센서 수명에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 온도 스트레스에 대한 가속수명시험을 수행하여 와이블 수명 확률 분포 및 아레니우스 가속모형을 통해 온도 스트레스와 피에조 센서 수명 간의 관계식을 제시하고 수명을 평가하였다. 본 연구에서 제시된 온도 스트레스와 수명 간의 관계를 통해 보다 정확한 수명 평가를 위한 복합스트레스 가속수명시험 설계에 도움이 될 것으로 판단된다.
최근 여러 나라들이 해양산업 개발에 관심을 가지면서 다양한 기술들이 개발되고 발전하고 있다. 이중 해양 환경에서 사용하는 무선 통신은 그 연구의 역사가 오래되었으며, 지금도 발전하고 있는 분야이다. 해양에서 무선을 이용한 환경 관측은 다양한 전파 매체를 통해 데이터 전송을 한다. 기술의 발달함에 따라 데이터 전송에서 문제점인 전원의 제한, 거리의 제한, 해수에 의한 부식, 수밀 등의 부분의 해양관측의 제약 요소 등에 관해서도 많은 발전을 거듭하였다. 이와 함께 점점 더 다양화되는 요구 데이터들과 실시간 관측 및 데이터 전송 면에서는 육상과 같이 다양한 통신방식과의 연계가 미흡한 실정이다. 이에 따라 본 논문에서는 연안환경, 어장 환경 등에서 활용 가능한 RF 통신을 이용한 Ad-Hoc Network를 구축하고 영상매체를 통한 실시간 관측과 센서를 이용한 환경 변화에 대한 데이터 수집을 통하여 효율적으로 관리할 수 있는 무선 관리 시스템을 구축하고자 한다.
With the substantial increase of the size of structure, management and monitoring of excavation for the foundation construction becomes more difficult. Therefore, massive collapses which are related to retaining wall recently increase. However, since the study on measuring and monitoring the pre-stressing force of anchor is insufficient, behavior of anchor may not be predicted and monitored appropriately by the existing strain gauge type monitoring system. FBG Sensor, which is smaller than strain gauge and has better durability and does not have a noise from electromagnetic waves, was adapted to develope a smart anchor. A series of pullout tests were performed to verify the feasibility of smart anchor and find out the load transfer mechanism around the steel wire fixed to rock with grout.
Recent development of fiber optic sensor technology has provided an excellent choice for civil engineers for performance monitoring of civil infrastructures. Fiber optic sensors have the advantages of small dimensions, good resolution and accuracy, as well as excellent ability to transmit signal at long distances. They are also immune to electromagnetic and radio frequency interference and may incorporate a series of interrogated sensors multiplexed along a single fiber. These advantages make fiber optic sensors a better method than traditional damage detection methods and devices to some extent. This paper provides a review of recent developments in fiber optic sensor technology as well as some applications of fiber optic sensors to the performance monitoring of civil infrastructures such as buildings, bridges, pavements, dams, pipelines, tunnels, piles, etc. Existing problems of fiber optic sensors with their applications to civil structural performance monitoring are also discussed.
In this paper, we described a design and implementation of a sensor node for environmental monitoring. The main focus of design for sensor nodes is to isolate MCU for treating sensors from the RF module for considering various communication environment. The second is to make the interface between MCU and varity of sensor. In addition, we choose a narrow band communication module, cc1020, for the admittance of Korea government comminication law. We also use a uC/OS-II as an operating system which is famous for 8bit MCUs. We showed that the communication performance is sufficient to use the communication module in a out-door environment through several experiments in that it is possible to transmit between loom distance through experiments in a mountain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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