Surveillance de la santé structurelle des infrastructures civiles à l'aide de capteurs de vibrations sans fil : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

La détérioration de l'ancien bâtiment et des infrastructures civiles peut entraîner des situations mortelles et dangereuses. La surveillance constante de ces structures est obligatoire. La surveillance de la santé structurelle est une méthodologie extrêmement importante pour évaluer la « santé » d'une structure en évaluant le niveau de détérioration et la durée de vie restante des systèmes d'infrastructure civile.

Les réseaux de capteurs sans fil ont été installés dans de nombreuses applications industrielles telles que l'analyse des vibrations des éoliennes, l'analyse des vibrations des turbines hydrauliques, etc. Mesurer le nombre de vibrations, la température et d'autres aspects peut nous aider à prévenir les dommages et la détérioration de l'infrastructure.

Dans ce Instructable, nous allons passer en revue les capteurs de vibration et de température sans fil et ses avantages dans la surveillance de la santé structurelle. Donc ici, nous allons démontrer ce qui suit-

• Capteurs de vibrations et de température sans fil.
• Surveillance structurelle à l'aide de ces capteurs.
• Collecte et analyse des données à l'aide d'un périphérique de passerelle sans fil
• Publication et abonnement aux données du capteur à l'aide d'Ubidots

Étape 1: Spécifications matérielles et logicielles

Spécification du logiciel

• Un compte UbiDots
• IDE Arduino

Spécification matérielle

• ESP32
• Capteur de température et de vibration sans fil
• Récepteur Zigmo Gateway

Étape 2: Capteurs de vibrations et de température sans fil

Il s'agit d'un capteur de vibration et de température sans fil IoT industriel à longue portée, offrant une portée allant jusqu'à 2 milles à l'aide d'une architecture de réseau maillé sans fil. Intégrant un capteur de vibration et de température 16 bits, ce capteur transmet des données de vibration très précises à des intervalles définis par l'utilisateur. Il a les caractéristiques suivantes:

• Capteur de vibrations 3 axes de qualité industrielle avec plage de ±32g
• Calcule les vibrations RMS, MAX et MIN g
• Suppression du bruit à l'aide d'un filtre passe-bas
• Gamme de fréquences (bande passante) jusqu'à 12, 800 Hz
• Taux d'échantillonnage jusqu'à 25, 600 Hz
• Communication cryptée avec une portée sans fil de 2 milles
• Plage de température de fonctionnement -40 à +85 °C
• Boîtier IP65 fixé au mur ou monté sur aimantExemple de logiciel pour Visual Studio et LabVIEW
• Capteur de vibrations avec option de sonde externe
• Jusqu'à 500 000 transmissions à partir de 4 piles AA De nombreuses options de passerelle et de modem disponibles

Étape 3: Directives générales sur les vibrations

Voici quelques normes de vibration recommandées, vous pouvez comparer ces lectures avec notre capteur de température de vibration sans fil IoT à longue portée pour déterminer si votre appareil fonctionne correctement ou s'il peut nécessiter un entretien (notez que l'équipement et l'application réels peuvent varier):

• 0,01 g ou moins - Excellent état, aucune action requise
• 0,35 g ou moins - Bon état, aucune action requise sauf si la machine est bruyante ou fonctionne à une température anormale
• 0,5 g ou moins - Condition passable, aucune action requise sauf si la machine est bruyante ou fonctionne à une température anormale
• 0,75 g ou plus - État approximatif, action possible requise si la machine est bruyante et vérifiez également la température du roulement
• 1g ou plus - Conditions très difficiles, analyse plus approfondie et voyez si cela se fait en continu. Vérifiez également le bruit et la température
• 1.5g ou plus - Niveau de danger, il y a certainement un problème dans la machine ou l'installation. Vérifiez également le journal de température
• 2,5 g ou plus - Arrêtez immédiatement la machine et recherchez les causes possibles. Appelez un technicien pour une réparation immédiate. Pour la machinerie lourde, ces lectures peuvent être 1,5 à 2 fois supérieures à celles indiquées ci-dessus.

Étape 4: Obtenir les valeurs du capteur de vibration

Les valeurs de vibration que nous obtenons des capteurs sont en millis. Ceux-ci se composent des valeurs suivantes

• vibration efficace le long de l'axe x.
• vibration efficace le long de l'axe y.
• vibration efficace le long de l'axe z.
• vibration minimale le long de l'axe x.
• vibration minimale le long de l'axe y.
• vibration minimale le long de l'axe z.
• vibration maximale le long de l'axe x.
• vibration maximale le long de l'axe y.
• vibration maximale le long de l'axe z.

Étape 5: Publication des valeurs dans Ubidots

Maintenant, visualisez les données publiées dans le tableau de bord Ubidots. nous devons y ajouter les variables et les widgets

Cliquez sur le signe '+' dans le coin supérieur droit

• Sélectionnez le widget
• ajouter la variable

Étape 6: Visualisez les données

Étape 7: Notification par e-mail à l'aide d'Ubidots

Ubidots nous donne un autre outil pour envoyer une notification par e-mail à l'utilisateur. Nous avons créé un événement d'alerte de température qui signifie que chaque fois que la température dépasse 30 degrés, un courrier automatisé sera envoyé à l'utilisateur. Lorsqu'il revient à l'état normal, un autre courrier automatisé est envoyé à l'utilisateur pour le notifier.

Étape 8: Code général

Le firmware de cette configuration peut être trouvé dans ce référentiel GitHub