Giám sát sức khỏe cấu trúc của các cơ sở hạ tầng dân dụng bằng cách sử dụng cảm biến rung không dây: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Sự xuống cấp của tòa nhà cũ và Cơ sở hạ tầng dân dụng có thể dẫn đến tình trạng nguy hiểm và chết người. Việc giám sát liên tục các cấu trúc này là bắt buộc. Giám sát sức khỏe kết cấu là một phương pháp luận cực kỳ quan trọng trong việc đánh giá 'sức khỏe' của kết cấu bằng cách đánh giá mức độ hư hỏng và tuổi thọ sử dụng còn lại của hệ thống cơ sở hạ tầng dân dụng.

Mạng cảm biến không dây đã được cài đặt trong nhiều ứng dụng công nghiệp như phân tích độ rung của tua-bin gió, phân tích độ rung của tua-bin thủy điện, v.v. và đã hoạt động rất tốt trong việc loại bỏ nhiều phức tạp trong công nghiệp. Việc đo lường số lượng rung động, nhiệt độ và các khía cạnh khác có thể giúp chúng tôi ngăn ngừa thiệt hại và sự xuống cấp của cơ sở hạ tầng.

Trong Có thể hướng dẫn này, chúng ta sẽ xem xét các Cảm biến Rung và Nhiệt độ không dây và đó là những lợi thế trong việc theo dõi Sức khỏe kết cấu. Vì vậy, ở đây chúng tôi sẽ trình bày những điều sau-

• Cảm biến nhiệt độ và rung không dây.
• Giám sát cấu trúc bằng cách sử dụng các Cảm biến này.
• Thu thập và phân tích dữ liệu bằng thiết bị Cổng kết nối không dây
• Xuất bản và đăng ký dữ liệu cảm biến bằng Ubidots

Bước 1: Thông số kỹ thuật phần cứng và phần mềm

Đặc điểm kỹ thuật phần mềm

• Một tài khoản UbiDots
• Arduino IDE

Đặc điểm kỹ thuật phần cứng

• ESP32
• Cảm biến nhiệt độ và rung không dây
• Bộ thu Zigmo Gateway

Bước 2: Cảm biến nhiệt độ và rung không dây

Đây là cảm biến nhiệt độ và rung không dây IoT công nghiệp tầm xa, tự hào với phạm vi lên đến 2 dặm bằng cách sử dụng kiến trúc mạng lưới không dây. Kết hợp cảm biến Rung và Nhiệt độ 16 bit, cảm biến này truyền dữ liệu rung động có độ chính xác cao trong các khoảng thời gian do người dùng xác định. Nó có các tính năng sau:

• Cảm biến rung 3 trục cấp công nghiệp với phạm vi ± 32g
• Tính RMS, MAX và MIN g Rung
• Loại bỏ tiếng ồn bằng Bộ lọc thông thấp
• Dải tần số (Băng thông) lên đến 12, 800 Hz
• Tốc độ lấy mẫu lên đến 25, 600Hz
• Giao tiếp được mã hóa với phạm vi không dây 2 dặm
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động -40 đến +85 ° C
• Vỏ bọc được xếp hạng IP65 gắn trên tường hoặc gắn nam châmPhần mềm mẫu cho Visual Studio và LabVIEW
• Cảm biến rung với tùy chọn đầu dò bên ngoài
• Lên đến 500, 000 lần truyền từ 4 pin AA

Bước 3: Nguyên tắc chung về rung

Dưới đây là một số tiêu chuẩn rung động được đề xuất, bạn có thể so sánh các chỉ số này với Cảm biến nhiệt độ rung không dây IoT phạm vi dài của chúng tôi để xác định xem thiết bị của bạn có đang hoạt động đúng cách hay không hoặc nếu thiết bị có thể yêu cầu bảo dưỡng (lưu ý rằng thiết bị và ứng dụng thực tế có thể khác nhau):

• 0,01g hoặc ít hơn - Tình trạng tuyệt vời, Không cần hành động
• 0,35g trở xuống - Tình trạng tốt, Không cần thao tác trừ khi máy ồn hoặc chạy ở nhiệt độ bất thường
• 0,5g trở xuống - Tình trạng tốt, Không cần thực hiện hành động nào trừ khi máy ồn hoặc chạy ở nhiệt độ bất thường
• 0,75g trở lên- Tình trạng thô, cần hành động có thể xảy ra nếu máy ồn và cũng kiểm tra nhiệt độ ổ trục
• 1g trở lên - Điều kiện rất khắc nghiệt, hãy phân tích thêm và xem liệu nó có hoạt động liên tục hay không. Ngoài ra, hãy kiểm tra tiếng ồn và nhiệt độ
• 1,5g trở lên - Mức nguy hiểm, chắc chắn có vấn đề trong máy hoặc cài đặt. Ngoài ra, hãy kiểm tra Nhật ký nhiệt độ
• 2,5g trở lên - Tắt máy ngay lập tức và tìm các nguyên nhân có thể xảy ra. Gọi cho kỹ thuật viên để sửa chữa ngay lập tức Đối với Máy móc hạng nặng, các chỉ số này có thể nhiều hơn 1,5 lần đến 2 lần so với liệt kê ở trên.

Bước 4: Nhận các giá trị cảm biến rung

Các giá trị rung mà chúng tôi nhận được từ các cảm biến tính bằng mili. Chúng bao gồm các giá trị sau

• rms dao động dọc theo trục x.
• rms dao động dọc theo trục y.
• rms dao động dọc theo trục z.
• dao động cực tiểu dọc theo trục x.
• dao động cực tiểu dọc theo trục y.
• dao động cực tiểu dọc theo trục z.
• dao động cực đại dọc theo trục x.
• dao động cực đại dọc theo trục y.
• dao động cực đại dọc theo trục z.

Bước 5: Xuất bản Giá trị lên Ubidots

Bây giờ để trực quan hóa dữ liệu đã xuất bản trong bảng điều khiển Ubidots. chúng ta cần thêm các biến và tiện ích con vào nó

Nhấp vào dấu '+' ở góc trên cùng bên phải

• Chọn tiện ích con
• thêm biến

Bước 6: Trực quan hóa dữ liệu

Bước 7: Thông báo qua email bằng Ubidots

Ubidots cung cấp cho chúng tôi một công cụ khác để gửi thông báo qua email cho người dùng. Chúng tôi đã tạo ra một sự kiện cảnh báo nhiệt độ đó là bất cứ khi nào nhiệt độ vượt quá 30 độ, một thư tự động sẽ được gửi đến người dùng. Khi nó trở lại trạng thái bình thường, một thư tự động khác sẽ được gửi đến người dùng để thông báo cho họ.

Bước 8: Mã tổng thể

Bạn có thể tìm thấy phần sụn của thiết lập này trong kho lưu trữ GitHub này