Jo, Hongki;Park, Jong-Woong;Spencer, B.F. Jr.;Jung, Hyung-Jo
Smart Structures and Systems
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v.11
no.5
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pp.477-496
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2013
Due to their cost-effectiveness and ease of installation, wireless smart sensors (WSS) have received considerable recent attention for structural health monitoring of civil infrastructure. Though various wireless smart sensor networks (WSSN) have been successfully implemented for full-scale structural health monitoring (SHM) applications, monitoring of low-level ambient strain still remains a challenging problem for WSS due to A/D converter (ADC) resolution, inherent circuit noise, and the need for automatic operation. In this paper, the design and validation of high-precision strain sensor board for the Imote2 WSS platform and its application to SHM of a cable-stayed bridge are presented. By accurate and automated balancing of the Wheatstone bridge, signal amplification of up to 2507-times can be obtained, while keeping signal mean close to the center of the ADC span, which allows utilization of the full span of the ADC. For better applicability to SHM for real-world structures, temperature compensation and shunt calibration are also implemented. Moreover, the sensor board has been designed to accommodate a friction-type magnet strain sensor, in addition to traditional foil-type strain gages, facilitating fast and easy deployment. The wireless strain sensor board performance is verified through both laboratory-scale tests and deployment on a full-scale cable-stayed bridge.
Long term structural health monitoring has gained wide attention among civil engineers in recent years due to the scale and severity of infrastructure deterioration. Establishing effective damage indicators and proposing enhanced monitoring methods are of great interests to the engineering practices. In the case of bridge health monitoring, long term structural vibration measurement has been acknowledged to be quite useful and utilized in the planning of maintenance works. Previous researches are majorly concentrated on linear time series models for the measurement, whereas nonlinear dependences among the measurement are not carefully considered. In this paper, a new bridge health monitoring method is proposed based on the use of long term vibration measurement. A combination of the fundamental ARMA model and copula theory is investigated for the first time in detecting bridge structural damages. The concept is applied to a real engineering practice in Japan. The efficiency and accuracy of the copula based damage indicator is analyzed and compared in different window sizes. The performance of the copula based indicator is discussed based on the damage detection rate between the intact structural condition and the damaged structural condition.
Tae-Ho Kwon;Kyu-San Jung;Ki-Tae Park;Byeong-Cheol Kim;Jae-Hwan Kim
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.4
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pp.86-93
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2023
A bridge health monitoring technology is under development for the safety management of aged bridges. The bridge health monitoring technology has been developed mainly for single bridge management at a large scale, so it uses wire-based systems for power supply and data transfer. However, the wire-based systems need to be improved for the sporadically distributed small-sized bridges on local roads. This study proposed a wireless structural health monitoring system for small-sized bridges. The proposed monitoring system overcomes the limitations of wired systems by providing wireless power through solar power and utilizing LTE technology to transmit measurement data. In addition, a remote control system and power management plan were proposed to ensure the stability of the bridge measurement system. The proposed measurement system was installed on 32 bridges on fields and verified the operability by collecting 80.6% of measurement data for one year. The proposed system can support the health monitoring of aged bridges on local roads.
This paper presents a monitoring technique of pole transformers using AC bridge circuit. And to detect the capacitance in oil more effectively, this paper used AC bridge circuit. The sensor in oil which could be placed inside of the distribution transformer can measures the changes of capacitance in oil. And with the sensing of the upper part's capacitance, it is possible to determine the changes of the oil height. Establishment of the proposed system helps to build the confidence in monitoring of the pole transformers.
This paper proposes using the multi-type sensor vibration measurements, such as from a relative displacement sensors and a traditional accelerometer for the damage detection of shear connectors in composite bridge under moving loads. Hilbert-Huang Transform (HHT) spectra of these responses will be fused with a data fusion approach i.e., Dempster-Shafer method, to detect the damage of shear connectors. Experimental studies on a composite bridge model in the laboratory are conducted to demonstrate the effectiveness and performance of using the proposed approach in detecting the damage of shear connectors in composite bridges. Both undamaged and damaged scenarios are considered. The detection results with the data fusion of multi-type sensor measurements show a more reliable and robust performance and accuracy, avoiding the false identifications.
In this study, the periodic seismic performance evaluation scheme is proposed using a structural health monitoring system in terms of seismic fragility. An instrumented highway bridge is used to demonstrate the evaluation procedure involving (1) measuring ambient vibration of a bridge under general vehicle loadings, (2) identifying modal parameters from the measured acceleration data by applying output-only modal identification method, (3) updating a preliminary finite element model (obtained from structural design drawings) with the identified modal parameters using real-coded genetic algorithm, (4) analyzing nonlinear response time histories of the structure under earthquake excitations, and finally (5) developing fragility curves represented by a log-normal distribution function using maximum likelihood estimation. It is found that the seismic fragility of a highway bridge can be updated using extracted modal parameters and can also be monitored further by utilizing the instrumented structural health monitoring system.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.05a
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pp.434-441
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2003
This paper presents a generator for stand-alone vibration monitoring system of bridge structure based on ambient vibration of bridge. In this paper, a novel electric power generator which has minimum effect of armature reaction is proposed. The related mechanical and electrical design equations are obtained and a pilot generator has been implemented. In addition, the charging system for extremely low generator current is discussed, and some improvements are identified for the system. This investigation reveals that diode characteristics of rectifier is dominant factor in the charging process. Finally, both the simulation, which uses real measurement data of the Namhae bridge as input of the pilot generator, and indoor test are carried out. The results showed the applicability and effectiveness of the stand-alone vibration powered generator.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.63
no.4
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pp.345-350
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2014
DC electrolytic capacitor is widely used in the power converter including PWM inverter, switching power supply and PFC Boost converter system because of its large capacitance, small size and low cost. In this paper, basic characteristics of DC electrolytic capacitor vs. frequency is presented and the real-time estimation scheme of ESR and capacitance based on the bandpass filtering is adopted to the single phase boost converter of uninterruptible power supply to diagnose its split dc-link capacitors. The feasibility of this real-time failure prediction monitoring system is verified by the computer simulation of the 5[kW] singe phase PFC half-bridge boost converter.
An automatic modal identification program is developed for continuous extraction of modal parameters of three cable-supported bridges in Hong Kong which are instrumented with a long-term monitoring system. The program employs the Complex Modal Indication Function (CMIF) algorithm for identifying modal properties from continuous ambient vibration measurements in an on-line manner. By using the LabVIEW graphical programming language, the software realizes the algorithm in Virtual Instrument (VI) style. The applicability and implementation issues of the developed software are demonstrated by using one-year measurement data acquired from 67 channels of accelerometers permanently installed on the cable-stayed Ting Kau Bridge. With the continuously identified results, variability in modal vectors due to varying environmental conditions and measurement errors is observed. Such an observation is very helpful for selection of appropriate measured modal vectors for structural health monitoring use.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.35
no.5
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pp.389-404
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2017
The main purpose of this presented investigation is to build up the BHMS based on GNSS. This proposed monitoring system can conduct the deflection and dynamic characteristics analysis by using only GNSS positioning solution. The general bridge monitoring system being operated recently is composed of a combination of various sensors that are able to conduct deflection monitoring and dynamic characteristics monitoring analysis at the same time. However, GNSS based BHMS has the unique procedure in terms of data analysis. In the other words, GNSS positioning solution is firstly applied to deflection monitoring analysis then, this deflection analysis can be sequentially reflected in the dynamic characteristics. Unfortunately, the adjustment result of GNSS positioning solution estimated through various options and conditions and the process of monitoring analysis has not been fulfilled systematically. This means that different results or analysis value are presented according to the methodology and officers. Most of researches have been focusing on deflection monitoring analysis and some investigation regarding to dynamic characteristics is recently introduced. Moreover, it is not still reported the systematic investigation with regards to proper filtering and analysis methodology. This study was carried out based on a large amount of data, from this, various variables not reported yet are actively considered. Therefore, specific software for both monitoring analysis have been developed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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