Objectives: To successfully introduce an Internet of Things (IoT) system in the hospital environment, this study aimed to identify issues that should be considered while implementing an IoT based on a user demand survey and practical experiences in implementing IoT environment monitoring systems. Methods: In a field test, two types of IoT monitoring systems (on-premises and cloud) were used in Department of Laboratory Medicine and tested for approximately 10 months from June 16, 2016 to April 30, 2017. Information was collected regarding the issues that arose during the implementation process. Results: A total of five issues were identified: sensing and measuring, transmission method, power supply, sensor module shape, and accessibility. Conclusions: It is expected that, with sufficient consideration of the various issues derived from this study, IoT monitoring systems can be applied to other areas, such as device interconnection, remote patient monitoring, and equipment/environmental monitoring.
This paper provides an overview of the use of different Distributed Optical Fiber Sensor systems (DOFSs) to perform Structural Health Monitoring (SHM) in the specific case of civil engineering structures. Nowadays, there are several methods available for extracting distributed measurements from optical fiber, and their use have to be according with the aims of the SHM performance. The continuous-in-space data is the common advantage of the different DOFSs over other conventional health monitoring systems and, depending on the particular characteristics of each DOFS, a global and/or local health structural evaluation is possible with different accuracy. Firstly, the fundamentals of different DOFSs and their principal advantages and disadvantages are presented. Then, laboratory and field tests using different DOFSs systems to measure strain in structural elements and civil structures are presented and discussed. Finally, based on the current applications, conclusions and future trends of DOFSs in SHM in civil structures are proposed.
Monitoring the performance and estimating the remaining useful life of aging civil infrastructure in the United States has been identified as a major objective in the civil engineering community. Structural health monitoring has emerged as a central tool to fulfill this objective. This paper presents a review of the major structural monitoring programs that have been recently implemented in the United States, focusing on the integrity and performance assessment of large-scale structural systems. Applications where response data from a monitoring program have been used to detect and correct structural deficiencies are highlighted. These applications include (but are not limited to): i) Post-earthquake damage assessment of buildings and bridges; ii) Monitoring of cables vibration in cable-stayed bridges; iii) Evaluation of the effectiveness of technologies for retrofit and seismic protection, such as base isolation systems; and iv) Structural damage assessment of bridges after impact loads resulting from ship collisions. These and many other applications show that a structural health monitoring program is a powerful tool for structural damage and condition assessment, that can be used as part of a comprehensive decision-making process about possible actions that can be undertaken in a large-scale civil infrastructure system after potentially damaging events.
Sensors and systems in Civionics technology play an important role for continuously facilitating real-time structure monitoring systems by detecting and locating damage to or degradation of structures. An advanced materials, design processes, long-term sensing ability of sensors, electromagnetic interference, sensor placement techniques, data acquisition and computation, temperature, harsh environments, and energy consumption are important issues related to sensors for structural health monitoring (SHM). This paper provides a comprehensive survey of various sensor technologies, sensor classes and sensor networks in Civionics research for existing SHM systems. The detailed classification of sensor categories, applications, networking features, ranges, sizes and energy consumptions are investigated, summarized, and tabulated along with corresponding key references. The current challenges facing typical sensors in Civionics research are illustrated with a brief discussion on the progress of SHM in future applications. The purpose of this review is to discuss all the types of sensors and systems used in SHM research to provide a sufficient background on the challenges and problems in optimizing design techniques and understanding infrastructure performance, behavior and current condition. It is observed that the most important factors determining the quality of sensors and systems and their reliability are the long-term sensing ability, data rate, types of processors, size, power consumption, operation frequency, etc. This review will hopefully lead to increased efforts toward the development of low-powered, highly efficient, high data rate, reliable sensors and systems for SHM.
Wired monitoring systems have been used for damage detection and dynamic analysis of large structures(bridges, dams, plants, etc.). However, the real-world applications still remain limited, mainly due to time and cost issues inherent to wired systems. In recent years, an increasing number of researchers have adopted WSN(wireless sensor network) technologies to the field of SHM(structural health monitoring). Accurate time synchronization is most critical for the wireless approach to be feasible for SHM purpose, along with sufficient wireless bandwidth and highly precise measuring resolution. To satisfy technical criteria stated above, a wireless vibration monitoring system that uses high-precision MEMS(micro-electro-mechanical system) sensors and A/D convertor is discussed in detail. It was found experimentally that the level of time synchronization fell within $200\;{\mu}sec$.
A number of efforts had been sought to instrument bridges for the purpose of structural monitoring and assessment. The outcome of these efforts, as gauged by advances in the understanding of the definition of structural damage and their role in sensor selection as well as in the design of cost and data-effective monitoring systems, has itself been difficult to assess. The authors' experience with the design, calibration, and operation of a monitoring system for the Kishwaukee Bridge in Illinois has provided several lessons that bear upon these concerns. The systems have performed well in providing a continuous, low-cost monitoring platform for bridge engineers with immediate relevant information.
Among all transportations, railway transports have been promisingly offering excellent energy conservation and travelling time. Inevitably, they become a main role in not only transport goods but also passengers. With leap in development of technology, trains have tremendously enhanced their services in terms of speed, accessibility and comfort. However, the safety and ride quality have become a main issue as the train speed increased. The higher speeds have led the structural dynamics and health must be monitored from time to time to ensure that they are in good condition to provide reliable ride. Among all monitoring systems, the structural health monitoring (SHM) systems are imperative important due to its capability of in-situ monitoring and inherently reduce the maintenance frequencies and the huge associated cost. In this paper, SHM systems and the related non-destructive test and evaluation methods were discussed. The types of damages related to train vehicles as well as the damage hot spots are also included in this paper.
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.
The development of a digital signal processor based prototype is described in relation to continuing efforts for realizing a fully self-contained active sensor system utilizing impedance-based structural health monitoring. The impedance method utilizes a piezoelectric material bonded to the structure under observation to act as both an actuator and sensor. By monitoring the electrical impedance of the piezoelectric material, insights into the health of the structured can be inferred. The active sensing system detailed in this paper interrogates a structure utilizing a self-sensing actuator and a low cost impedance method. Here, all the data processing, storage, and analysis is performed at the sensor location. A wireless transmitter is used to communicate the current status of the structure. With this new low cost, field deployable impedance analyzer, reliance on traditional expensive, bulky, and power consuming impedance analyzers is no longer necessary. A complete power analysis of the prototype is performed to determine the validity of power harvesting being utilized for self-containment of the hardware. Experimental validation of the prototype on a representative structure is also performed and compared to traditional methods of damage detection.
Civil infrastructure, in both its construction and maintenance, represents the largest societal investment in this country, outside of the health care industry. Despite being the lifeline of US commerce, civil infrastructure has scarcely benefited from the latest sensor technological advances. Our future should focus on harnessing these technologies to enhance the robustness, longevity and economic viability of this vast, societal investment, in light of inherent uncertainties and their exposure to service and even extreme loadings. One of the principal means of insuring the robustness and longevity of infrastructure is to strategically deploy smart sensors in them. Therefore, the objective is to develop novel, durable, smart sensors that are especially applicable to major infrastructure and the facilities to validate their reliability and long-term functionality. In some cases, this implies the development of new sensing elements themselves, while in other cases involves innovative packaging and use of existing sensor technologies. In either case, a parallel focus will be the integration and networking of these smart sensing elements for reliable data acquisition, transmission, and fusion, within a decision-making framework targeting efficient management and maintenance of infrastructure systems. In this paper, prudent and viable sensor and health monitoring technologies have been developed and used in several large structural systems. Discussion will also include several practical bridge health monitoring applications including their design, construction, and operation of the systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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