Структурный мониторинг состояния гражданской инфраструктуры с использованием беспроводных датчиков вибрации: 8 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58

Износ старого здания и гражданской инфраструктуры может привести к фатальной и опасной ситуации. Постоянный мониторинг этих конструкций обязателен. Мониторинг состояния конструкций - чрезвычайно важная методология оценки «состояния» конструкции путем оценки уровня износа и оставшегося срока службы систем гражданской инфраструктуры.

Беспроводные сенсорные сети были установлены во многих промышленных приложениях, таких как анализ вибрации ветряных турбин, анализ вибрации гидротурбин и т. Д., И отлично справились с устранением многих промышленных осложнений. Измерение количества вибраций, температуры и других аспектов может помочь нам предотвратить повреждение и ухудшение инфраструктуры.

В этом руководстве мы рассмотрим беспроводные датчики вибрации и температуры и их преимущества при мониторинге состояния конструкций. Итак, здесь мы продемонстрируем следующее:

• Беспроводные датчики вибрации и температуры.
• Структурный мониторинг с использованием этих датчиков.
• Сбор и анализ данных с помощью беспроводного шлюза.
• Публикация и подписка на данные датчиков с помощью Ubidots

Шаг 1. Технические характеристики оборудования и программного обеспечения

Спецификация программного обеспечения

• Учетная запись UbiDots
• IDE Arduino

Спецификация оборудования

• ESP32
• Беспроводной датчик температуры и вибрации
• Приемник Zigmo Gateway

Шаг 2: Беспроводные датчики вибрации и температуры

Это промышленный беспроводной датчик вибрации и температуры для Интернета вещей с большим радиусом действия, обеспечивающий дальность действия до 2 миль с использованием архитектуры беспроводной ячеистой сети. Этот датчик, оснащенный 16-битным датчиком вибрации и температуры, передает высокоточные данные о вибрации через определенные пользователем интервалы. Он имеет следующие особенности:

• Промышленный 3-осевой датчик вибрации с диапазоном ± 32 г
• Вычисляет RMS, MAX и MIN g вибрации
• Удаление шума с помощью фильтра нижних частот
• Частотный диапазон (полоса пропускания) до 12, 800 Гц
• Частота дискретизации до 25, 600 Гц
• Зашифрованная связь с 2-мильным диапазоном беспроводной связи
• Диапазон рабочих температур от -40 до +85 ° C
• Настенный или магнитный корпус с классом защиты IP65 Пример программного обеспечения для Visual Studio и LabVIEW
• Датчик вибрации с опцией внешнего датчика
• До 500000 передач от 4 батареек AA Доступно множество вариантов шлюза и модема

Шаг 3: Общие рекомендации по вибрации

Вот несколько рекомендуемых стандартов вибрации. Вы можете сравнить эти показания с нашим беспроводным датчиком температуры вибрации IoT большого радиуса действия, чтобы определить, правильно ли работает ваше устройство или ему может потребоваться обслуживание (обратите внимание, что фактическое оборудование и область применения могут отличаться):

• 0,01 г или менее - отличное состояние, никаких действий не требуется
• 0,35 г или меньше - хорошее состояние, никаких действий не требуется, если машина не шумит или не работает при ненормальной температуре
• 0,5 г или меньше - удовлетворительное состояние, никаких действий не требуется, если машина не шумит или не работает при ненормальной температуре
• 0,75 г или более - Неровное состояние, необходимо принять меры, если машина шумит, а также проверить температуру подшипников.
• 1 г или более - очень грубые условия, дальнейший анализ и посмотрим, постоянно ли это происходит. Также проверьте на шум и температуру.
• 1,5 г или более - уровень опасности, определенно проблема в машине или установке. Также проверьте журнал температуры.
• 2,5 г или более - немедленно выключите машину и найдите возможные причины. Вызовите техника для немедленного ремонта. Для тяжелой техники эти значения могут быть в 1,5–2 раза больше, чем указано выше.

Шаг 4: Получение значений датчика вибрации

Значения вибрации, которые мы получаем от датчиков, указаны в миллисекундах. Они состоят из следующих значений

• среднеквадратичное значение вибрации по оси абсцисс.
• среднеквадратичная вибрация по оси ординат.
• среднеквадратичная вибрация по оси z.
• минимальная вибрация по оси абсцисс.
• минимальная вибрация по оси y.
• минимальная вибрация по оси z.
• максимальная вибрация по оси абсцисс.
• максимальная вибрация по оси y.
• максимальная вибрация по оси z.

Шаг 5: Публикация ценностей в Ubidots

Теперь визуализируем опубликованные данные на панели инструментов Ubidots. нам нужно добавить к нему переменные и виджеты

Нажмите знак "+" в правом верхнем углу

• Выберите виджет
• добавить переменную

Шаг 6: визуализируйте данные

Шаг 7. Уведомление по электронной почте с помощью Ubidots

Ubidots предоставляет нам еще один инструмент для отправки пользователю уведомления по электронной почте. Мы создали событие предупреждения о температуре, которое заключается в том, что всякий раз, когда температура превышает 30 градусов, пользователю будет отправлено автоматическое письмо. Когда он возвращается в нормальное состояние, пользователю отправляется другое автоматическое письмо, чтобы уведомить его / ее.

Шаг 8: Общий код

Прошивку этой установки можно найти в этом репозитории GitHub.