Monitoramento de integridade estrutural de infraestruturas civis usando sensores de vibração sem fio: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

A deterioração do antigo edifício e infraestrutura civil pode levar a uma situação fatal e perigosa. O monitoramento constante dessas estruturas é obrigatório. O monitoramento da integridade estrutural é uma metodologia extremamente importante na avaliação da "saúde" de uma estrutura, avaliando o nível de deterioração e a vida útil restante dos sistemas de infraestrutura civil.

Redes de sensores sem fio foram instaladas em muitas aplicações industriais, como análise de vibração de turbinas eólicas, análise de vibração de turbinas hidrelétricas, etc. e se saiu muito bem em irradicar muitas das complicações industriais. Medir o número de vibrações, temperatura e outros aspectos pode nos ajudar a prevenir danos e deterioração da infraestrutura.

Neste Instrutível estaremos passando por Sensores de Temperatura e Vibração Sem Fio e suas vantagens no monitoramento da Saúde Estrutural. Então, aqui estaremos demonstrando o seguinte

• Sensores de vibração e temperatura sem fio.
• Monitoramento estrutural usando esses sensores.
• Coletando e analisando os dados usando o dispositivo de gateway sem fio
• Publicação e assinatura de dados do sensor usando Ubidots

Etapa 1: Especificações de hardware e software

Especificação de Software

• Uma conta UbiDots
• IDE Arduino

Especificação de Hardware

• ESP32
• Sensor de temperatura e vibração sem fio
• Receptor Zigmo Gateway

Etapa 2: Sensores de vibração e temperatura sem fio

Este é um sensor de vibração e temperatura industrial IoT de longo alcance, ostentando um alcance de até 2 milhas usando uma arquitetura de rede mesh sem fio. Incorporando um sensor de vibração e temperatura de 16 bits, este sensor transmite dados de vibração altamente precisos em intervalos definidos pelo usuário. Possui os seguintes recursos:

• Sensor de vibração de 3 eixos de grau industrial com faixa de ± 32g
• Calcula RMS, MAX e MIN g vibração
• Remoção de ruído usando filtro passa-baixa
• Faixa de frequência (largura de banda) até 12.800 Hz
• Taxa de amostragem de até 25, 600 Hz
• Comunicação criptografada com alcance sem fio de 2 milhas
• Faixa de temperatura operacional -40 a +85 ° C
• Instalado na parede ou montado com ímã IP65, software de exemplo de gabinete para Visual Studio e LabVIEW
• Sensor de vibração com opção de sonda externa
• Até 500.000 transmissões a partir de 4 baterias AAMany gateway e opções de modem disponíveis

Etapa 3: Diretrizes Gerais de Vibração

Aqui estão alguns padrões de vibração recomendados, você pode comparar essas leituras com nosso Sensor de temperatura de vibração sem fio IoT de longo alcance para determinar se seu dispositivo está operando corretamente ou se pode exigir manutenção (observe que o equipamento e a aplicação reais podem variar):

• 0,01g ou menos - Excelente condição, nenhuma ação necessária
• 0,35g ou menos - Boas Condições, nenhuma ação necessária, a menos que a máquina esteja barulhenta ou funcionando em uma temperatura anormal
• 0,5g ou menos - Condição justa, nenhuma ação necessária, a menos que a máquina esteja barulhenta ou funcionando em uma temperatura anormal
• 0,75g ou condição mais áspera, possível ação necessária se a máquina for barulhenta e também verificar a temperatura do mancal
• 1g ou mais - Condições muito difíceis, analise mais profundamente e veja se está fazendo isso continuamente. Além disso, verifique se há ruído e temperatura
• 1,5 g ou mais - Nível de perigo, definitivamente há um problema na máquina ou instalação. Além disso, verifique o log de temperatura
• 2,5 g ou mais - desligue a máquina imediatamente e procure as possíveis causas. Chame um técnico para reparo imediato. Para máquinas pesadas, essas leituras podem ser 1,5 a 2 vezes mais do que as listadas acima.

Etapa 4: Obtendo os Valores do Sensor de Vibração

Os valores de vibração que obtemos dos sensores estão em milis. Estes consistem nos seguintes valores

• vibração rms ao longo do eixo x.
• vibração rms ao longo do eixo y.
• vibração rms ao longo do eixo z.
• vibração mínima ao longo do eixo x.
• vibração mínima ao longo do eixo y.
• vibração mínima ao longo do eixo z.
• vibração máxima ao longo do eixo x.
• vibração máxima ao longo do eixo y.
• vibração máxima ao longo do eixo z.

Etapa 5: publicando os valores para ubidots

Agora, para visualizar os dados publicados no painel Ubidots. precisamos adicionar as variáveis e os widgets a ele

Clique no sinal '+' no canto superior direito

• Selecione o widget
• adicione a variável

Etapa 6: Visualize os dados

Etapa 7: Notificação por e-mail usando Ubidots

Ubidots nos dá outra ferramenta para enviar uma notificação por e-mail ao usuário. Criamos um evento de alerta de temperatura que é sempre que a temperatura ultrapassar 30 graus um e-mail automatizado será enviado ao usuário. Quando ele volta ao estado normal, outro e-mail automático é enviado ao usuário para notificá-lo.

Etapa 8: Código geral

O firmware desta configuração pode ser encontrado neste repositório GitHub