Monitoreo de la salud estructural de las infraestructuras civiles mediante sensores de vibración inalámbricos: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

El deterioro del edificio antiguo y la infraestructura civil puede conducir a situaciones fatales y peligrosas. El monitoreo constante de estas estructuras es obligatorio. El monitoreo de la salud estructural es una metodología extremadamente importante para evaluar la "salud" de una estructura al evaluar el nivel de deterioro y la vida útil restante de los sistemas de infraestructura civil.

Wireless Sensor Networks se ha instalado en muchas aplicaciones industriales como análisis de vibraciones de turbinas eólicas, análisis de vibraciones de turbinas hidráulicas, etc. y ha funcionado notablemente bien en la eliminación de muchas de las complicaciones industriales. Medir el número de vibraciones, temperatura y otros aspectos puede ayudarnos a prevenir el daño y deterioro de la infraestructura.

En este Instructable, analizaremos los sensores inalámbricos de vibración y temperatura y sus ventajas en el monitoreo de la salud estructural. Así que aquí demostraremos lo siguiente:

• Sensores inalámbricos de vibración y temperatura.
• Monitoreo estructural usando estos sensores.
• Recopilación y análisis de datos utilizando un dispositivo de puerta de enlace inalámbrico
• Publicar y suscribirse a datos de sensores usando Ubidots

Paso 1: Especificaciones de hardware y software

Especificación de software

• Una cuenta de UbiDots
• IDE de Arduino

Especificación de hardware

• ESP32
• Sensor inalámbrico de temperatura y vibración
• Receptor Zigmo Gateway

Paso 2: Sensores inalámbricos de temperatura y vibración

Se trata de un sensor de temperatura y vibración inalámbrico IoT industrial de largo alcance, con un alcance de hasta 2 millas utilizando una arquitectura de red de malla inalámbrica. Al incorporar un sensor de temperatura y vibración de 16 bits, este sensor transmite datos de vibración de alta precisión a intervalos definidos por el usuario. Tiene las siguientes características:

• Sensor de vibración de 3 ejes de grado industrial con rango de ± 32 g
• Calcula la vibración RMS, MAX y MIN g
• Eliminación de ruido mediante filtro de paso bajo
• Rango de frecuencia (ancho de banda) hasta 12, 800 Hz
• Frecuencia de muestreo de hasta 25, 600 Hz
• Comunicación cifrada con alcance inalámbrico de 2 millas
• Rango de temperatura de funcionamiento -40 a +85 ° C
• Caja con clasificación IP65 para montaje en pared o imán Software de ejemplo para Visual Studio y LabVIEW
• Sensor de vibración con opción de sonda externa
• Hasta 500, 000 transmisiones desde 4 baterías AA Muchas opciones de gateway y módem disponibles

Paso 3: Pautas generales de vibración

Estos son algunos estándares de vibración recomendados, puede comparar estas lecturas con nuestro sensor de temperatura de vibración inalámbrico IoT de largo alcance para determinar si su dispositivo está funcionando correctamente o si puede requerir servicio (tenga en cuenta que el equipo y la aplicación reales pueden variar):

• 0.01g o menos - Excelente estado, no se requiere acción
• 0,35 go menos: buen estado, no se requiere ninguna acción a menos que la máquina sea ruidosa o funcione a una temperatura anormal
• 0,5 go menos: estado aceptable, no se requiere ninguna acción a menos que la máquina sea ruidosa o funcione a una temperatura anormal
• 0,75 go más: condición irregular, posible acción requerida si la máquina es ruidosa y también verifique la temperatura del rodamiento
• 1g o más: condiciones muy difíciles, análisis adicional y ver si está haciendo esto continuamente. Además, verifique el ruido y la temperatura.
• 1.5 go más - Nivel de peligro, definitivamente hay un problema en la máquina o en la instalación. Además, consulte el registro de temperatura
• 2.5 go más: apague la máquina inmediatamente y busque las posibles causas. Llame a un técnico para una reparación inmediata. Para maquinaria pesada, estas lecturas pueden ser de 1,5 a 2 veces más que las indicadas anteriormente.

Paso 4: obtener los valores del sensor de vibración

Los valores de vibración que obtenemos de los sensores están en milis. Estos constan de los siguientes valores

• rms vibración a lo largo del eje x.
• rms vibración a lo largo del eje y.
• rms vibración a lo largo del eje z.
• vibración mínima a lo largo del eje x.
• vibración mínima a lo largo del eje y.
• vibración mínima a lo largo del eje z.
• vibración máxima a lo largo del eje x.
• vibración máxima a lo largo del eje y.
• vibración máxima a lo largo del eje z.

Paso 5: Publicar los valores en Ubidots

Ahora para visualizar los datos publicados en el panel de Ubidots. Necesitamos agregarle las variables y los widgets.

Haga clic en el signo '+' en la esquina superior derecha

• Seleccione el widget
• agrega la variable

Paso 6: Visualice los datos

Paso 7: notificación por correo electrónico con Ubidots

Ubidots nos brinda otra herramienta para enviar una notificación por correo electrónico al usuario. Hemos creado un evento de alerta de temperatura que es cuando la temperatura supera los 30 grados se envía un correo automático al usuario. Cuando vuelve al estado normal, se envía otro correo automático al usuario para notificarlo.

Paso 8: Código general

El firmware de esta configuración se puede encontrar en este repositorio de GitHub