Monitoraggio della salute strutturale delle infrastrutture civili mediante sensori di vibrazione wireless: 8 passaggi

Il deterioramento del vecchio edificio e delle infrastrutture civili può portare a situazioni fatali e pericolose. Il monitoraggio costante di queste strutture è obbligatorio. Il monitoraggio della salute strutturale è una metodologia estremamente importante per valutare la "salute" di una struttura valutando il livello di deterioramento e la durata residua dei sistemi di infrastrutture civili.

Wireless Sensor Networks è stato installato in molte applicazioni industriali come l'analisi delle vibrazioni delle turbine eoliche, l'analisi delle vibrazioni delle turbine idrauliche, ecc. e ha fatto molto bene nell'eliminare molte delle complicazioni industriali. Misurare il numero di vibrazioni, temperatura e altri aspetti può aiutarci a prevenire danni e deterioramento dell'infrastruttura.

In questo Instructable esamineremo i sensori wireless di vibrazione e temperatura e i suoi vantaggi nel monitoraggio della salute strutturale. Quindi qui dimostreremo quanto segue-

• Sensori di vibrazione e temperatura senza fili.
• Monitoraggio strutturale utilizzando questi sensori.
• Raccolta e analisi dei dati utilizzando il dispositivo gateway wireless
• Pubblicazione e sottoscrizione dei dati del sensore utilizzando Ubidots

Passaggio 1: specifiche hardware e software

Specifiche del software

• Un account UbiDots
• Arduino IDE

Specifiche hardware

• ESP32
• Sensore di temperatura e vibrazioni wireless
• Ricevitore Zigmo Gateway

Passaggio 2: sensori di vibrazione e temperatura wireless

Si tratta di un sensore di temperatura e vibrazione wireless IoT industriale a lungo raggio, che vanta una portata fino a 2 miglia utilizzando un'architettura di rete mesh wireless. Incorporando un sensore di vibrazione e temperatura a 16 bit, questo sensore trasmette dati di vibrazione estremamente precisi a intervalli definiti dall'utente. Ha le seguenti caratteristiche:

• Sensore di vibrazione a 3 assi di grado industriale con gamma ± 32 g
• Calcola RMS, MAX e MIN g Vibrazione
• Rimozione del rumore utilizzando il filtro passa basso
• Gamma di frequenza (larghezza di banda) fino a 12, 800 Hz
• Frequenza di campionamento fino a 25, 600Hz
• Comunicazione crittografata con portata wireless di 2 miglia
• Intervallo di temperatura di esercizio da -40 a +85 °C
• Enclosure IP65 con montaggio a parete o con magneteEsempi di software per Visual Studio e LabVIEW
• Sensore di vibrazioni con opzione sonda esterna
• Fino a 500.000 trasmissioni da 4 batterie AAMolte opzioni di gateway e modem disponibili

Passaggio 3: linee guida generali sulle vibrazioni

Di seguito sono riportati alcuni standard di vibrazione consigliati, è possibile confrontare queste letture con il nostro sensore di temperatura a vibrazione wireless IoT a lungo raggio per determinare se il dispositivo funziona correttamente o se potrebbe richiedere assistenza (si noti che l'attrezzatura e l'applicazione effettive possono variare):

• 0,01 g o meno - Condizioni eccellenti, nessuna azione richiesta
• 0,35 g o meno - Buone condizioni, nessuna azione richiesta a meno che la macchina non sia rumorosa o funzioni a una temperatura anormale
• 0,5 g o meno - Condizioni discrete, nessuna azione richiesta a meno che la macchina non sia rumorosa o funzioni a una temperatura anormale
• 0,75 g o più - Condizione ruvida, possibile azione richiesta se la macchina è rumorosa e controllare anche la temperatura del cuscinetto
• 1g o più - Condizioni molto difficili, ulteriori analisi e vedere se lo fa continuamente. Inoltre, controlla il rumore e la temperatura
• 1,5 g o più - Livello di pericolo, c'è sicuramente un problema nella macchina o nell'installazione. Inoltre, controlla il registro della temperatura
• 2,5g o più - Spegnere immediatamente la macchina e cercare le possibili cause. Chiamare un tecnico per la riparazione immediata Per i macchinari pesanti queste letture potrebbero essere da 1,5 volte a 2 volte superiori a quelle elencate sopra.

Passaggio 4: ottenere i valori del sensore di vibrazioni

I valori di vibrazione che riceviamo dai sensori sono in millisecondi. Questi sono costituiti dai seguenti valori

• Vibrazione efficace lungo l'asse x.
• Vibrazione efficace lungo l'asse y.
• Vibrazione efficace lungo l'asse z.
• vibrazione minima lungo l'asse x.
• vibrazione minima lungo l'asse y.
• vibrazione minima lungo l'asse z.
• vibrazione massima lungo l'asse x.
• vibrazione massima lungo l'asse y.
• massima vibrazione lungo l'asse z.

Passaggio 5: pubblicazione dei valori su Ubidots

Ora per visualizzare i dati pubblicati nella dashboard di Ubidots. dobbiamo aggiungere le variabili e i widget ad esso

Fai clic sul segno "+" nell'angolo in alto a destra

• Seleziona il widget
• aggiungi la variabile

Passaggio 6: visualizza i dati

Passaggio 7: notifica e-mail utilizzando Ubidots

Ubidots ci offre un altro strumento per inviare una notifica e-mail all'utente. Abbiamo creato un evento di allerta temperatura cioè ogni volta che la temperatura supera i 30 gradi verrà inviata una mail automatica all'utente. Quando torna allo stato normale viene inviata un'altra e-mail automatica all'utente per avvisarlo.

Passaggio 8: codice generale

Il firmware di questa configurazione può essere trovato in questo repository GitHub