การตรวจสอบสุขภาพโครงสร้างของโครงสร้างพื้นฐานทางแพ่งโดยใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับการสั่นสะเทือนแบบไร้สาย: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

การเสื่อมสภาพของอาคารเก่าและโครงสร้างพื้นฐานทางแพ่งอาจนำไปสู่สถานการณ์ที่อันตรายถึงชีวิตได้ การตรวจสอบโครงสร้างเหล่านี้อย่างต่อเนื่องเป็นสิ่งจำเป็น การตรวจสอบสุขภาพโครงสร้างเป็นวิธีการที่สำคัญอย่างยิ่งในการประเมิน 'สุขภาพ' ของโครงสร้างโดยการประเมินระดับการเสื่อมสภาพและอายุการใช้งานที่เหลืออยู่ของระบบโครงสร้างพื้นฐานทางแพ่ง

Wireless Sensor Networks ได้รับการติดตั้งในงานอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนของกังหันลม การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนของกังหันน้ำ เป็นต้น และทำได้ดีอย่างน่าทึ่งในการฉายรังสีความยุ่งยากทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก การวัดจำนวนการสั่นสะเทือน อุณหภูมิ และด้านอื่นๆ สามารถช่วยป้องกันความเสียหายและการเสื่อมสภาพของโครงสร้างพื้นฐานได้

ในคำแนะนำนี้ เราจะดำเนินการผ่านเซ็นเซอร์สั่นสะเทือนและอุณหภูมิแบบไร้สาย และเป็นข้อดีในการตรวจสอบสุขภาพโครงสร้าง ดังนั้นเราจะสาธิตสิ่งต่อไปนี้ -

• เซนเซอร์ตรวจจับการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิแบบไร้สาย
• การตรวจสอบโครงสร้างโดยใช้เซนเซอร์เหล่านี้
• การรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้อุปกรณ์เกตเวย์ไร้สาย
• การเผยแพร่และสมัครรับข้อมูลเซ็นเซอร์โดยใช้ Ubidots

ขั้นตอนที่ 1: ข้อมูลจำเพาะของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์

ข้อกำหนดซอฟต์แวร์

• บัญชี UbiDots
• Arduino IDE

ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์

• ESP32
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิและการสั่นสะเทือนแบบไร้สาย
• ตัวรับ Zigmo Gateway

ขั้นตอนที่ 2: เซนเซอร์ตรวจจับการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิแบบไร้สาย

นี่คือเซ็นเซอร์ตรวจจับอุณหภูมิและการสั่นสะเทือนไร้สาย IoT อุตสาหกรรมระยะไกล ระยะสูงสุด 2 ไมล์โดยใช้สถาปัตยกรรมเครือข่ายตาข่ายไร้สาย ด้วยการรวมเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนและอุณหภูมิ 16 บิต เซ็นเซอร์นี้จะส่งข้อมูลการสั่นที่แม่นยำสูงตามช่วงเวลาที่ผู้ใช้กำหนด มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• เซ็นเซอร์สั่นสะเทือน 3 แกนระดับอุตสาหกรรมพร้อมช่วง ±32g
• คำนวณ RMS, MAX และ MIN g Vibration
• การกำจัดสัญญาณรบกวนโดยใช้ Low-pass Filter
• ช่วงความถี่ (แบนด์วิดท์) สูงสุด 12, 800 Hz
• อัตราตัวอย่างสูงสุด 25, 600Hz
• การสื่อสารที่เข้ารหัสด้วยช่วงไร้สาย 2 ไมล์
• ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน -40 ถึง +85 °C
• ซอฟต์แวร์ตัวอย่างตู้ติดผนังหรือแบบแม่เหล็กติดตั้งด้วยมาตรฐาน IP65 สำหรับ Visual Studio และ LabVIEW
• เซ็นเซอร์สั่นสะเทือนพร้อมตัวเลือกโพรบภายนอก
• มากถึง 500,000 การส่งสัญญาณจากแบตเตอรี่ AA 4 ก้อนมีตัวเลือกเกตเวย์และโมเด็มมากมาย

ขั้นตอนที่ 3: หลักเกณฑ์การสั่นสะเทือนทั่วไป

ต่อไปนี้คือมาตรฐานการสั่นสะเทือนที่แนะนำ คุณสามารถเปรียบเทียบการอ่านเหล่านี้กับเซ็นเซอร์อุณหภูมิการสั่นสะเทือนแบบไร้สาย IoT ระยะไกลเพื่อตรวจสอบว่าอุปกรณ์ของคุณทำงานอย่างถูกต้องหรืออาจต้องรับบริการ (โปรดทราบว่าอุปกรณ์และการใช้งานจริงอาจแตกต่างกันไป):

• 0.01g หรือน้อยกว่า - สภาพดีเยี่ยม ไม่ต้องดำเนินการใดๆ
• 0.35g หรือน้อยกว่า - สภาพดี ไม่ต้องดำเนินการใดๆ เว้นแต่เครื่องจะมีเสียงดังหรือทำงานที่อุณหภูมิผิดปกติ
• 0.5g หรือน้อยกว่า - สภาพปกติ ไม่ต้องดำเนินการใดๆ เว้นแต่เครื่องจะมีเสียงดังหรือทำงานที่อุณหภูมิผิดปกติ
• 0.75g ขึ้นไป- สภาพหยาบ ต้องดำเนินการที่เป็นไปได้หากเครื่องมีเสียงดังและตรวจสอบอุณหภูมิของตลับลูกปืนด้วย
• 1g หรือมากกว่า - เงื่อนไขที่ยากมาก วิเคราะห์เพิ่มเติมและดูว่ามันทำอย่างต่อเนื่องหรือไม่ ตรวจสอบเสียงและอุณหภูมิด้วย
• 1.5g ขึ้นไป - ระดับอันตราย มีปัญหาในเครื่องหรือการติดตั้งแน่นอน ตรวจสอบอุณหภูมิ Log
• 2.5g ขึ้นไป - ปิดเครื่องทันทีและค้นหาสาเหตุที่เป็นไปได้ โทรหาช่างเพื่อซ่อมแซมทันที สำหรับเครื่องจักรกลหนัก ค่าที่อ่านได้เหล่านี้อาจมากกว่าที่ระบุไว้ข้างต้น 1.5 ถึง 2 เท่า

ขั้นตอนที่ 4: รับค่าเซ็นเซอร์สั่นสะเทือน

ค่าการสั่นสะเทือนที่เราได้รับจากเซ็นเซอร์อยู่ในหน่วยมิลลิวินาที ประกอบด้วยค่าต่างๆ ดังต่อไปนี้

• rms สั่นสะเทือนตามแนวแกน x
• rms สั่นสะเทือนตามแนวแกน y
• rms สั่นสะเทือนตามแนวแกน z
• การสั่นสะเทือนขั้นต่ำตามแนวแกน x
• การสั่นสะเทือนขั้นต่ำตามแนวแกน y
• การสั่นสะเทือนขั้นต่ำตามแนวแกน z
• การสั่นสะเทือนสูงสุดตามแนวแกน x
• การสั่นสะเทือนสูงสุดตามแนวแกน y
• การสั่นสะเทือนสูงสุดตามแนวแกน z

ขั้นตอนที่ 5: เผยแพร่ค่าไปยัง Ubidots

ตอนนี้ให้เห็นภาพข้อมูลที่เผยแพร่ในแดชบอร์ด Ubidots เราจำเป็นต้องเพิ่มตัวแปรและวิดเจ็ตเข้าไป

คลิกเครื่องหมาย '+' ที่มุมขวาบน

• เลือกวิดเจ็ต
• เพิ่มตัวแปร

ขั้นตอนที่ 6: เห็นภาพข้อมูล

ขั้นตอนที่ 7: การแจ้งเตือนทางอีเมลโดยใช้ Ubidots

Ubidots ให้เครื่องมืออื่นแก่เราในการส่งการแจ้งเตือนทางอีเมลไปยังผู้ใช้ เราได้สร้างเหตุการณ์การแจ้งเตือนอุณหภูมิที่เมื่อใดก็ตามที่อุณหภูมิเกิน 30 องศา จดหมายอัตโนมัติจะถูกส่งไปยังผู้ใช้ เมื่อกลับมาสู่สถานะปกติ อีเมลอัตโนมัติอีกฉบับจะถูกส่งไปยังผู้ใช้เพื่อแจ้งให้ผู้ใช้ทราบ

ขั้นตอนที่ 8: รหัสโดยรวม

เฟิร์มแวร์ของการตั้งค่านี้สามารถพบได้ในที่เก็บ GitHub นี้