Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.15
no.12
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pp.2563-2567
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2011
Advances in smart sensors, embedded systems, low-power design, ad-hoc networks and MEMS have allowed the development of low-cost small sensor nodes with computation and wireless communication capabilities that can form distributed wireless sensor networks. Time information and time synchronization are fundamental building blocks in wireless sensor networks since many sensor network applications need time information for object tracking, consistent state updates, duplicate detection and temporal order delivery. Various time synchronization protocols have been proposed for sensor networks because of the characteristics of sensor networks which have limited computing power and resources. However, none of these protocols have been designed with time representation scheme in mind. Global time format such as UTC TOD (Universal Time Coordinated, Time Of Day) is very useful in sensor network applications. In this paper we propose network time protocol extension for global time presentation in wireless sensor networks.
In this paper, a new energy harvesting technology using stray electric field of an electric power line is presented. It is found that energy can be harvested and stored in the storage capacitor that is connected to a cylindrical aluminum foil wrapped around a commercial insulated 220 V power line. The average current flowing into 47 ${\mu}F$ storage capacitor is about 4.53 ${\mu}A$ with 60 cm long cylindrical aluminum foil, and it is possible to operate wireless sensor node to transmit RF data every 42 seconds. The harvested average power is about 47 ${\mu}W$ in this case. Since the energy can be harvested without removing insulating sheath, it is believed that the proposed harvesting technology can be applied to power the sensor nodes in wireless ubiquitous sensor network and smart grid system.
Quick, accurate damage monitoring is strongly required for damage assessment in the aftermath of a large natural disaster. Wireless sensor networks are promising technologies to acquire damage information in a citywide area. The wireless sensor networks, however, would be faced with difficulty to collect data in real-time and to expand the scalability of the networks. This paper discusses a scheme of network architecture to cove a whole city in multi-tier heterogeneous networks, which consist of wireless sensor networks, access networks and a backbone network. We first review previous studies for citywide damage monitoring, and then discuss the feature of multi-tier heterogeneous networks to cover a citywide area.
Recently, on-line diagnosis methods through wired and wireless networks are widely adopted in the diagnosis of industrial Electric Facilities, such as generators, transformers and motors. Also smart sensors which includes sensors, signal conditioning circuits and micro-controller in one board are widely studied in the field of condition monitoring. This paper suggests an self-powered system suitable for condition-monitoring smart sensors, which uses parasitic vibrations of the facilities as energy source. First, vibration-driven noise patterns of the electric facilities are presented. And then, an electromagnetic generator which uses mechanical mass-spring vibration resonance are suggested and designed. Finally energy consumption of the presented smart sensor, which consists of MEMS vibration sensors, signal conditioning circuits, a low-power consumption micro-controller, and a ZIGBEE wireless tranceiver, are presented. The usefulness and limits of the presented electromagnetic generators in the field of electric facility monitoring are also suggested.
Xu, Xiaomin;Soga, Kenichi;Nawaz, Sarfraz;Moss, Neil;Bowers, Keith;Gajia, Mohammed
Smart Structures and Systems
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v.15
no.3
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pp.769-785
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2015
Although timber structures have been extensively used in underground temporary supporting system, their actual performance is poorly understood, resulting in potentially conservative and over-engineered design. In this paper, a novel wireless sensor technology, SmartPlank, is introduced to monitor the field performance of timber structures during underground construction. It consists of a wooden beam equipped with a streamlined wireless sensor node, two thin foil strain gauges and two temperature sensors, which enables to measure the strain and temperature at two sides of the beam, and to transmit this information in real-time over an IPv6 (6LowPan) multi-hop wireless mesh network and Internet. Four SmartPlanks were deployed at the London Underground's Tottenham Court Road (TCR) station redevelopment site during the Stair 14 excavation, together with seven relay nodes and a gateway. The monitoring started from August 2013, and will last for one and a half years until the Central Line possession in 2015. This paper reports both the short-term and long-term performances of the monitored timber structures. The grouting effect on the short-term performance of timber structures is highlighted; the grout injection process creates a large downward pressure on the top surface of the SmartPlank. The short and long term earth pressures applied to the monitored structures are estimated from the measured strains, and the estimated values are compared to the design loads.
In the last decade, wireless sensor networks have emerged as a promising technology that could accelerate progress in the field of structural monitoring. The main advantages of wireless sensor networks compared to conventional monitoring technologies are fast deployment, small interference with the surroundings, self-organization, flexibility and scalability. These features could enable mass application of monitoring systems, even on smaller structures. However, since wireless sensor network nodes are battery powered and data communication is the most energy consuming task, transferring all the acquired raw data through the network would dramatically limit system lifetime. Hence, data reduction has to be achieved at the node level in order to meet the system lifetime requirements of real life applications. The objective of this paper is to discuss some general aspects of data processing and management in monitoring systems based on wireless sensor networks, to present a prototype monitoring system for civil engineering structures, and to illustrate long-term field test results.
In this study, an output-only modal identification approach is proposed for decentralized wireless sensor nodes used for linear structural systems. The following approaches are implemented to achieve the objective. Firstly, an output-only modal identification method is selected for decentralized wireless sensor networks. Secondly, the effect of time-unsynchronization is assessed with respect to the accuracy of modal identification analysis. Time-unsynchronized signals are analytically examined to quantify uncertainties and their corresponding errors in modal identification results. Thirdly, a modified approach using complex mode shapes is proposed to reduce the unsynchronization-induced errors in modal identification. In the new way, complex mode shapes are extracted from unsynchronized signals to deal both with modal amplitudes and with phase angles. Finally, the feasibility of the proposed approach is evaluated from numerical and experimental tests by comparing with the performance of existing approach using real mode shapes.
Structural health monitoring with wireless sensor networks has received much attention in recent years due to the ease of sensor installation and low deployment and maintenance costs. However, sensor network technology needs to solve numerous challenges in order to substitute conventional systems: large amounts of data, remote configuration of measurement parameters, on-site calibration of sensors and robust networking functionality for long-term deployments. We present a structural health monitoring network that addresses these challenges and is used in several deployments for monitoring of bridges and buildings. Our system supports a diverse set of sensors, a library of highly optimized processing algorithms and a lightweight solution to support a wide range of network runtime configurations. This allows flexible partitioning of the application between the sensor network and the backend software. We present an analysis of this partitioning and evaluate the performance of our system in three experimental network deployments on civil structures.
Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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2004.10a
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pp.105-110
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2004
This study suggests a trial system for facility monitoring technology on ubiquitous environment. The trial system can be used for integrated various collection and sending data by bluetooth and wireless network from bridge. We used smart sensor and wireless network for it. Especially, we analyzed out all appliable technologies at monitoring part on ubiquitous environment and gave a standard spec to build the system. We wanted it as a guideline to apply ubiquitous in smart facility monitoring part.
The tracking of current location of residents is an essential requirement for context-aware service of smart houses. This paper presents a wireless sensor network system which could detect location transition such as entrance and exit to a room and also identify the user who passed the room, without duty of wearing any sort of tag. We designed new sensor node to solve the problem of short operation lifetime of previous work[1] which has two pyroelectric infrared (PIR) sensors and an ultrasonic sensor, as well as a 2.4 GHz radio frequency wireless transceiver. The proposed user identification method is to discriminate a person based on his/her height by using an ultrasonic sensor. The detection idea of entering/exiting behavior is based on order of triggering of two PIR sensors. The topology of the developed wireless sensor network system is simple star structure in which each sensor node is connected to one sink node directly. We evaluated the proposed sensing system with a set of experiments for three subjects in a model house. The experimental result shows that the averaged recognition rate of user identification is 81.3% for three persons. and perfect entering/exiting behavior detection performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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