In this paper, performance of EMI interface and multi-channel wireless impedance sensor node is evaluated for SHM on bolted connection. To achieve the objective, following approaches are implemented. Firstly, an interface washer is designed to monitor loosened bolt through the variation in EMI of interface washer due to change in preload in bolt. Secondly, a multi-channel wireless impedance sensor node based on Imote2 platform is designed for automated and cost-efficient impedance-based SHM on bolted connections. Finally, performance of the multi-channel wireless impedance sensor node and the interface washer are experimentally validated for a lab-scale bolted connection model. A damage monitoring method using RMSD index of EMI signatures is utilized to examine the strength of each individual bolted connection.
Ensuring the designed prestress force is very important for the safety of prestressed concrete bridge. The loss of prestress force in tendon could significantly reduce load carrying capacity of the structure. In this study, an automated prestress-loss monitoring system for prestressed concrete girder using PZT-interface and wireless impedance sensor node is presented. The following approaches are carried out to achieve the objective. Firstly, wireless impedance sensor nodes are designed for automated impedance-based monitoring technique. The sensor node is mounted on the high-performance Imote2 sensor platform to fulfill high operating speed, low power requirement and large storage memory. Secondly, a smart PZT-interface designed for monitoring prestress force is described. A linear regression model is established to predict prestress-loss. Finally, a system of the PZT-interface interacted with the wireless sensor node is evaluated from a lab-scale tendon-anchorage connection of a prestressed concrete girder.
For the safety of prestressed structures such as cable-stayed bridges and prestressed concrete bridges, it is very important to ensure the prestress force of cable or tendon. The loss of prestress force could significantly reduce load carrying capacity of the structure and even result in structural collapse. The objective of this study is to present a smart PZT-interface for wireless impedance-based prestress-loss monitoring in tendon-anchorage connection. Firstly, a smart PZT-interface is newly designed for sensitively monitoring of electro-mechanical impedance changes in tendon-anchorage subsystem. To analyze the effect of prestress force, an analytical model of tendon-anchorage is described regarding to the relationship between prestress force and structural parameters of the anchorage contact region. Based on the analytical model, an impedance-based method for monitoring of prestress-loss is conducted using the impedance-sensitive PZT-interface. Secondly, wireless impedance sensor node working on Imote2 platforms, which is interacted with the smart PZT-interface, is outlined. Finally, experiment on a lab-scale tendon-anchorage of a prestressed concrete girder is conducted to evaluate the performance of the smart PZT-interface along with the wireless impedance sensor node on prestress-loss detection. Frequency shift and cross correlation deviation of impedance signature are utilized to estimate impedance variation due to prestress-loss.
본 연구에서는 구조 케이블의 인장력 모니터링을 위한 무선 임피던스 센서노드를 개발하였다. 이를 위해 다음과 같은 연구가 수행되었다. 첫째, 경제적이고 자동화된 구조 케이블의 인장력 모니터링을 위한 무선임피던스 센서노드를 설계/제작 하였다. 둘째, 자동화된 인장력 모니터링을 위해 임피던스 기반 모니터링 기법을 무선 센서노드에 내장하였다. 셋째, 측정 범위가 제한적인 무선임피던스 센서노드의 한계점을 극복하기 위하여 인터페이스 와셔를 이용하는 구조케이블 인장력 모니터링 기법을 제안하였다. 마지막으로 내장형/외장형 텐던을 가지는 모형 프리스트레스트 콘크리트 거더에 대하여 무선임피던스 센서노드와 인터페이스 와셔를 이용하는 모니터링 기법의 적용성을 평가하였다.
Until now, a study on a ubiquitous sensor network has been mainly concentrated in the areas of sensor nodes, and as a results, technologies related with sensor node were greatly developed. Despite of many achievements on research and development for a sensor node, a ubiquitous sensor network may failed to establish the actual service environment because variety of restrictions. In order to provide a actual service using a ubiquitous sensor networks applied to many results on research and development for a sensor nodes, a study on a wired/wireless composite router must be carried out. However a study on a wired/wireless composite router is relatively very slow compared with the sensor node. In this study, developed a high-performance router platform supporting IPv6 that can provide high-speed wired/wireless interface and QoS, and it can provide the multimedia service Interlocking the wireless sensor network and the Internet network. To analysis a given network environment and to develop the appropriate hardware and software in accordance with this requirement.
This article introduces developing trends of an 'Ubiquitous Interface' as an access method for use of various network resources, such as public wireless networks and un-licensed wireless networks in ubiquitous sensor network environments, without troublesome settings or operations by users. 'Ubiquitous Interface' is a relatively wide sense meaning not only physical interface of specified device or between processors, but anything method for access USN. These 'Ubiquitous Interface' able to provide seamless services that adapt autonomously to the user's movements and changes in the state of wireless resources. Recently, strongly recommended current technologies are RFID, NFC, Multi-mode mobile terminal, UMA mobile terminal and Wearable computer as a future ubiquitous interface. These technologies are have to have flexibility and multiple physical communication channels for seamless service hand over and serve easy connection at huge USN to user. Also, they have to must have flexible software structure. Finally, through the 'Ubiquitous Interface', we will be experience of seamless communication and realize a real liberty of communication.
This article introduces developing trends of an "Ubiquitous Interface" as an access method for use of various network resources, such as public wireless networks and un-licensed wireless networks in ubiquitous sensor network environments, without troublesome settings or operations by users. "Ubiquitous Interface" is include a relatively wide sense meaning not only physical interface of specified device or between processors, but anything method for access USN. These "Ubiquitous Interface" able to provide seamless services that adapt autonomously to the user's movements and changes in the state of wireless resources. Recently, strongly recommended candidates are RFID, NFC, Multi-mode mobile terminal, Wearable computer and OSGi for integrated digital home networking system as a future ubiquitous interface. These candidates are have to have flexibility and multiple physical communication channel for seamless service hand over and serve easy connection at huge USN to user. And, must have flexible software structure and multi-functional middleware. Consequently, for more enhance performance of an ubiquitous interface and developing, need more structured and integrated future plan.
This study presents a structural health monitoring (SHM) method for bolted connections by using multi-channel wireless impedance sensor nodes and multiple PZT-interfaces. To achieve the objective, the following approaches are implemented. Firstly, a PZT-interface is designed to monitor bolt loosening in bolted connection based on variation of electro-mechanical(EM) impedance signatures. Secondly, a wireless impedance sensor node is designed for autonomous, cost-efficient and multi-channel monitoring. For the sensor platform, Imote2 is selected on the basis of its high operating speed, low power requirement and large storage memory. Finally, the performance of the wireless sensor node and the PZT-interfaces is experimentally evaluated for a bolt-connection model Damage monitoring method using root mean square deviation(RMSD) index of EM impedance signatures is utilized to estimate the strength of the bolted joint.
유비쿼터스 센서 네트워크 구현을 위한 하드웨어와 소프트웨어에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문은 현재 널리 사용되고 있는 블루투스 접속 방식을 사용하면서 RF 무선 접속을 제공하는 이중 접속 방식의 무선 센서 노드를 개발하는 내용이다. 이 센서 노드는 Atmega32 마이크로콘트롤러, 블루투스 모듈, UHF RF 송수신 모듈, 그리고 온습도 및 광도 센싱 IC를 사용하였다. 또한 각 모듈의 동작을 제어 할 F/W를 GCC 컴파일러를 사용하여 C 언어로 개발하였다. 개발된 센서 노드는 블루투스 접속이 15m까지, RF 접속이 60m 까지 가능하였다. 공급 전압 5V 이상에서 안정적인 동작을 하였으며 소비 전류는 대기 시 평균 21mA, 동작 시 평균 63mA가 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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