ES2382293A1 - Low-cost wireless system with automatic location-finding based on image processing for dynamic infrastructure testing - Google Patents
Low-cost wireless system with automatic location-finding based on image processing for dynamic infrastructure testing Download PDFInfo
- Publication number
- ES2382293A1 ES2382293A1 ES201100052A ES201100052A ES2382293A1 ES 2382293 A1 ES2382293 A1 ES 2382293A1 ES 201100052 A ES201100052 A ES 201100052A ES 201100052 A ES201100052 A ES 201100052A ES 2382293 A1 ES2382293 A1 ES 2382293A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- wireless
- sensors
- image processing
- location
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims 5
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
- G01M5/005—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0008—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of bridges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0033—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining damage, crack or wear
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0091—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by using electromagnetic excitation or detection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Description
Sistema inalámbrico de bajo coste con localización automática basada en el tratamiento de imágenes para ensayos dinámicos de infraestructuras.Low cost wireless system with automatic location based on image processing for dynamic infrastructure tests.
La presente invención se encuadra en el campo de la monitorización de estructuras. El sistema inalámbrico de bajo coste desarrollado permite la localización de la posición relativa, respecto de unos puntos de referencia conocidos, de los sensores de monitorización de la estructura mediante cámaras de bajo coste y posterior tratamiento de las imágenes.The present invention falls within the field of Structure monitoring. The wireless bass system developed cost allows the location of the relative position, with respect to known reference points, of the sensors of structure monitoring through low cost cameras and subsequent treatment of the images.
Con el paso del tiempo, la fluencia de hormigón, la fatiga causada en los ciclos de carga y descarga en las infraestructuras por el tráfico, el clima, las obras de construcción, ampliación o remodelación, la rotura de elementos estructurales como tirantes de pretensado etc. pueden provocar pérdida de rigidez, formación de grietas, corrosión en las uniones y las armaduras resistentes, que también pueden convertirse en un peligro estructural.Over time, the creep of concrete, fatigue caused by loading and unloading cycles in infrastructure for traffic, weather, the works of construction, expansion or remodeling, breakage of elements structural as prestressing braces etc. can cause loss of stiffness, cracking, joint corrosion and resistant armor, which can also become a structural danger
En las obras públicas, y en particular los puentes, se hace precisa una inspección regular para efectuar una detección temprana de cualquier defecto susceptible de producir pérdida de rigidez y de este modo evaluar de forma actualizada la seguridad y la fiabilidad de las estructuras.In public works, and in particular the bridges, a regular inspection is necessary to perform a early detection of any defect likely to produce loss of stiffness and thus evaluate the updated Safety and reliability of structures.
Las técnicas de monitorización de salud estructural, están ganando aceptación en el sector de las infraestructuras como una forma fiable y económica de alertar a los ingenieros en las fases iniciales de formación de defectos, y de advertirles lo más rápido posible sobre la necesidad de efectuar las oportunas labores de mantenimiento.Health monitoring techniques structural, they are gaining acceptance in the sector of infrastructures as a reliable and economical way of alerting engineers in the initial stages of defect formation, and of warn them as quickly as possible about the need to carry out Timely maintenance work.
La monitorización de salud estructural se ha trabajado desde finales del siglo XIX, cuando los trabajadores de las vías escuchaban las emisiones acústicas de la misma a fin de detectar fallas o grietas. Estas técnicas de reconocimiento visual o auditivo, son las alternativas más utilizadas cuando se carece de la tecnología para realizar un estudio más adecuado. Gracias al avance computacional de los últimos 30 años, se han desarrollado varias técnicas basadas en principios físicos y análisis más profundos, con respecto de los realizados en épocas anteriores.Structural health monitoring has been worked since the late nineteenth century when workers the tracks listened to its acoustic emissions in order to Detect faults or cracks. These visual recognition techniques or auditory, are the most used alternatives when you lack the technology to perform a more adequate study. Thanks to the advance computational of the last 30 years, several have been developed techniques based on deeper physical principles and analysis, with regarding those made in previous times.
Con sensores verificando continuamente la aparición de los primeros signos de desgaste, se pueden detectar las pérdidas de rigidez mucho antes que mediante métodos visuales tradicionales, realizar el mantenimiento adecuado en el momento correcto, y posiblemente impedir desperfectos masivos.With sensors continuously checking the appearance of the first signs of wear, the stiffness loss much earlier than through visual methods traditional, perform proper maintenance at the time correct, and possibly prevent massive damage.
Adicionalmente, una detección y localización del daño tempranas permite que los trabajos de mantenimiento y reparación puedan ser programados adecuadamente.Additionally, a detection and location of the Early damage allows maintenance work and Repair can be programmed properly.
De esta forma se puede minimizar, no solo los costes anuales de reparación, sino evitar también lapsos de tiempo que pueden representar un coste económico mayor (por ejemplo, retrasos del tráfico debido a una reparación importante del puente).This way you can minimize not only the annual repair costs, but also avoid time lapses which may represent a higher economic cost (for example, traffic delays due to a major repair of the bridge).
Típicamente en países desarrollados el número de puentes existentes, ya construidos y con un grado de envejecimiento significativo, excede al de nuevos puentes a ser construidos. Por ello, los costes de mantenimiento, reparación y rehabilitación pueden representar un peso excesivo en las economías futuras nacionales. Este hecho exige una gestión integral del mantenimiento de puentes.Typically in developed countries the number of existing bridges, already built and with a degree of aging significant, exceeds that of new bridges to be built. By this, maintenance, repair and rehabilitation costs may represent excessive weight in future economies Nationals This fact requires a comprehensive maintenance management of bridges
Para evitar los elevados costes de reparación, un método de evaluación del estado de deterioro de un puente tiene que ser capaz de evaluar la pérdida de rigidez de la estructura por el paso del tiempo. La inspección mediante ensayos dinámicos de la estructura bajo cargas medioambientales no controladas suministra una herramienta valiosa y de fácil implantación, ya que no perturba las condiciones de servicio de la misma, no siendo necesario cortar el tráfico para la realización del ensayo. La inspección dinámica posee unas ventajas distintivas en comparación con otros métodos, como por ejemplo, los chequeos visuales periódicos, ya que permite detectar daños estructurales no visibles o poco accesibles a la inspección.To avoid high repair costs, a method of assessing the deterioration state of a bridge has to be able to assess the loss of stiffness of the structure by Over time. The inspection by dynamic tests of the structure under uncontrolled environmental loads supplies a valuable and easily implemented tool, since it does not disturb the conditions of service of the same, not being necessary to cut the traffic for the performance of the test. Dynamic inspection It has distinctive advantages compared to other methods, such as periodic visual checks, as it allows detect structural damage not visible or not accessible to the inspection.
Por otra parte, la respuesta dinámica de un puente que se registra en un ensayo dinámico indica de forma global la posible existencia de daño, en el caso de producirse una reducción de rigidez y por consiguiente una modificación de sus características modales (frecuencias y modos de vibración principalmente). Por el contrario en un ensayo estático las medidas localizadas en determinadas secciones no aseguran en general la aparición de un deterioro estructural.On the other hand, the dynamic response of a bridge that is recorded in a dynamic test indicates globally the possible existence of damage, in the event of a reduction of stiffness and therefore a modification of its modal characteristics (frequencies and vibration modes mainly). On the contrary in a static test the measurements located in certain sections do not generally ensure appearance of structural deterioration.
La inspección por vibración de estructuras de ingeniería civil ha ganado un gran interés a lo largo de la pasada década, debido a su relativa facilidad de instrumentación y al desarrollo de nuevas técnicas de identificación muy potentes, capaces de extraer las propiedades modales de la estructura a partir de las medidas de aceleraciones, desplazamientos y/o deformaciones. Se está prestando especial atención a las técnicas que hacen uso de datos operacionales (ensayos bajo cargas de servicio).The vibration inspection of structures of civil engineering has gained great interest over the past decade, due to its relative ease of instrumentation and the development of new powerful identification techniques, able to extract the modal properties of the structure from of the measures of accelerations, displacements and / or deformations. Special attention is being paid to the techniques that make use of operational data (tests under service loads).
Los sistemas típicamente utilizados se basan en sensores cableados que se registran en un equipo de adquisición para posteriormente realizar un análisis de los datos obtenidos, de acuerdo al siguiente esquema:The systems typically used are based on wired sensors that are registered in an acquisition team to subsequently perform an analysis of the data obtained, from according to the following scheme:
- 1.one.
- Identificación de los puntos en los que es necesario realizar la medida.Identification of the points at which It is necessary to perform the measurement.
- 2.2.
- Colocación precisa de los sensores.Precise placement of sensors
- 3.3.
- Cableado de los sensores.Sensor wiring.
- 4.Four.
- Realización de la medida.Performing the measurement.
- 5.5.
- Análisis de los datos.Data analysis.
En los últimos tiempos se está sustituyendo el cableado de los sensores por tecnología inalámbrica para evitar el tiempo de realización del cableado y los costes que esto supone.In recent times the sensor wiring by wireless technology to avoid wiring realization time and the costs this implies.
En el campo de los ensayos dinámicos de estructuras, existen diversos métodos basados principalmente en el análisis de los datos recogidos por sensores de esfuerzos o de movimientos ya sea de desplazamiento, de velocidad o de aceleración.In the field of dynamic tests of structures, there are various methods based mainly on the analysis of the data collected by stress sensors or movements either of displacement, of speed or of acceleration.
Es conocido por la patente US6240783, un sistema de monitorización de estructuras de puentes basado en el empleo del análisis de señales de frecuencia, velocidad y desplazamiento medidas mediante la reflexión de un haz de luz tipo láser en diferentes reflectores situados en la estructura.It is known from US6240783, a system of bridge structure monitoring based on the use of frequency, speed and displacement signal analysis measured by the reflection of a laser beam of light in Different reflectors located in the structure.
El documento US2008/0307025 describe un procedimiento por el cual se calcula la localización relativa de los nodos de una red inalámbrica basándose en la potencia recibida por parte del resto de nodos de la red, utilizando un algoritmo para evitar las reflexiones.US2008 / 0307025 describes a procedure by which the relative location of the nodes of a wireless network based on the power received by part of the rest of the network nodes, using an algorithm to Avoid reflections.
Adicionalmente, la patente US5913820 describe un procedimiento mediante el cual se mide la localización de sensores de campo eléctrico y magnético basándose en la respuesta de bobinas de inducción.Additionally, US5913820 describes a procedure by which sensor location is measured of electric and magnetic field based on the response of coils induction
Sin embargo, estos procedimientos no proporcionan la precisión necesaria para la caracterización dinámica en el primer caso o requieren que la distancia entre los sensores sea muy pequeña, con lo que no se puede cubrir el área a caracterizar con un número de sensores razonable para una medida.However, these procedures do not provide the necessary precision for dynamic characterization in the first case or require that the distance between the sensors be very small, so you cannot cover the area to characterize with a reasonable number of sensors for a measure.
La invención tiene por objeto la creación de un sistema inalámbrico de bajo coste con localización automática de la posición relativa de los sensores permitiendo la realización de ensayos dinámicos de infraestructuras basada en el tratamiento de imágenes, resolviendo los inconvenientes anteriormente citados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.The invention aims at creating a low cost wireless system with automatic location of the relative position of the sensors allowing the realization of dynamic infrastructure tests based on the treatment of images, solving the aforementioned problems, providing, in addition, other additional advantages that will be evident to from the description that follows.
Con este sistema se evita la colocación precisa de los sensores de monitorización de estructuras puesto que, debido a la localización automática basada en el tratamiento de imágenes, se conocerá el punto exacto en el que se encuentra cada sensor. Mediante el citado sistema de localización basado en imágenes, los sensores inalámbricos dotados de cámara capturan las imágenes de los sensores vecinos que se encuentran en su campo de visión. Al conocer la distancia real entre los puntos detectados en las imágenes, se puede obtener mediante el tratamiento de las mismas la distancia a la que se encuentran los sensores. Si fuera necesario obtener coordenadas absolutas en lugar de relativas únicamente habría que situar en un punto conocido un sensor inalámbrico, tomando el resto de distancias como referencia desde ese sensor. Todos los datos relacionados con la localización deben incluirse en los datos necesarios para los cálculos del ensayo dinámico, sin estar prefijados de antemano, parte que conlleva un gran esfuerzo y que no se ha resuelto hasta ahora.With this system precise placement is avoided of the structure monitoring sensors since, due to to automatic location based on image processing, the exact point where each sensor is located will be known. Through the aforementioned image-based location system, the camera-equipped wireless sensors capture the images of the neighboring sensors that are in your field of vision. By knowing the actual distance between the points detected in the images, is you can obtain the distance to which are the sensors. If necessary obtain absolute rather than relative coordinates only place a wireless sensor at a known point, taking the rest of distances as a reference from that sensor. All data location-related must be included in the data necessary for dynamic test calculations, without being preset beforehand, part that involves a great effort and that does not It has been resolved so far.
El sistema consiste en una serie de sensores inalámbricos conectados a un módulo de adquisición de datos, un módulo inalámbrico encargado de la sincronización entre sensores, un módulo inalámbrico encargado de la comunicación entre sensores, un microcontrolador principal que gestiona la medida y la comunicación con el resto del sistema y tres diodos de diferentes colores que permiten la localización óptica del sensor. También se incluye un sistema de localización basado en imágenes implementado por una cámara motorizada que permite, mediante el tratamiento de imágenes, obtener la posición relativa de los sensores respecto a un sistema de referencia conocido.The system consists of a series of sensors wireless connected to a data acquisition module, a wireless module responsible for synchronization between sensors, a wireless module responsible for communication between sensors, a main microcontroller that manages measurement and communication with the rest of the system and three diodes of different colors that They allow the optical location of the sensor. It also includes a image-based location system implemented by a motorized camera that allows, through image processing, obtain the relative position of the sensors with respect to a system known reference.
El tratamiento de imágenes se basa en la detección de tres puntos de los módulos que, siendo de diferente color, permiten mediante algoritmos de tratamiento de imágenes basados en triangulación, detectar la posición relativa con una resolución suficiente para el propósito que se persigue.Image treatment is based on the three-point detection of the modules that, being of different color, allow through image processing algorithms based on triangulation, detect the relative position with a sufficient resolution for the purpose pursued.
Cada uno de los sensores inalámbricos provistos del sistema de localización basado en imágenes captura las imágenes del resto de sensores inalámbricos en su campo de visión. En esas imágenes se detectan los tres puntos luminosos (diodos) de diferentes colores (negro, blanco y gris en la figura). Puesto que la distancia relativa entre los puntos luminosos de cada sensor inalámbrico es conocida (d_{1}, d_{2}, d_{3}), mediante triangulación es posible obtener la distancia relativa del dispositivo que está capturando las imágenes respecto al sensor que está analizando. Con la información completa de las posiciones relativas de todos los sensores inalámbricos se puede obtener un esquema completo de la monitorización de la estructura a realizar.Each of the wireless sensors provided of the image-based location system captures the images of the rest of wireless sensors in your field of vision. In these images are detected the three light points (diodes) of different colors (black, white and gray in the figure). Since the relative distance between the light points of each sensor wireless is known (d_ {1}, d_ {{}}, d_ {3}), by triangulation it is possible to obtain the relative distance of the device that is capturing the images relative to the sensor that is analyzing With full position information relative of all wireless sensors you can get a complete scheme of structure monitoring a perform.
De este modo, entre otras mejoras al sistema, la que puede considerarse con mayor aporte científico es la incorporación de un sistema de posicionamiento al equipo de adquisición, de esta manera, además de los datos de aceleración de cada punto de medida en el que se posiciona un sensor inalámbrico, la invención permite conocer también la posición relativa de cada uno de los sensores con respecto a un sistema de referencia.Thus, among other improvements to the system, the that can be considered with greater scientific contribution is the incorporation of a positioning system to the team of acquisition, in this way, in addition to the acceleration data of each measuring point at which a wireless sensor is positioned, the invention also allows to know the relative position of each one of the sensors with respect to a reference system.
Este sistema ha surgido al estudiar los actuales sistemas de medida, que requieren de un posicionamiento previo de las coordenadas de cada sensor sobre las estructuras mediante la utilización de una cinta métrica. De acuerdo con el estado actual de la técnica, el proceso requiere de un estudio previo del puente y la posterior localización de los puntos. Además estos deben ser incorporados manualmente en un fichero como paso previo a la realización de la identificación estructural.This system has emerged when studying the current measurement systems, which require a prior positioning of the coordinates of each sensor on the structures by means of the use of a tape measure. According to the current state of the technique, the process requires a previous study of the bridge and the subsequent location of the points. In addition these should be manually incorporated into a file as a previous step to the realization of structural identification.
La introducción de un sistema automático de posicionamiento permite aumentar el número de sensores utilizados evitando de esta manera la realización del estudio previo, al sustituir posicionamiento óptimo, por posicionamiento con criterio en un mayor número de puntos. Adicionalmente, la invención evita la engorrosa tarea de marcar previamente las coordenadas con tiza ya que el posicionamiento con criterio puede realizarse a simple vista por un operario experimentado. Con el sistema de localización automática basada en el tratamiento de imágenes, el fichero de coordenadas de los sensores se obtiene de forma automatizada durante el ensayo lo que permite realizar la identificación estructural in situ, además de evitar el posible error humano en la escritura de los datos del fichero de localización. Todo ello constituye una mejora notable a la hora de llevar a cabo el ensayo, con una importante reducción de coste, principalmente en tiempo y mano de obra necesaria.The introduction of an automatic positioning system makes it possible to increase the number of sensors used, thus avoiding the carrying out of the previous study, by replacing optimal positioning, by positioning with criteria in a greater number of points. Additionally, the invention avoids the cumbersome task of previously marking the coordinates with chalk since the positioning with criteria can be carried out with the naked eye by an experienced operator. With the automatic location system based on the image processing, the sensor coordinate file is obtained automatically during the test, which allows the structural identification to be carried out in situ , in addition to avoiding the possible human error in the writing of the location file data. All this constitutes a remarkable improvement when carrying out the test, with a significant cost reduction, mainly in time and labor required.
Para complementar la descripción que antecede y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se va a realizar una descripción detallada de una realización preferida, en base a un juego de dibujos que se acompañan a esta memoria descriptiva y en donde con carácter meramente orientativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:To complement the description above and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a detailed description of a preferred embodiment, based on a set of drawings that accompany this descriptive report and where with character merely indicative and not limiting what has been represented next:
La Figura 1.- Muestra un diagrama del sistema inalámbrico simple para ensayos dinámicos de infraestructuras de acuerdo con la presente invención.Figure 1.- Shows a system diagram Simple wireless for dynamic infrastructure testing of according to the present invention.
La Figura 2.- Muestra un diagrama de una disposición típica de una medida.Figure 2.- Shows a diagram of a typical arrangement of a measure.
La Figura 3.- Representa un esquema de la obtención de imagen mediante la que se permite obtener la localización relativa de los sensores.Figure 3.- Represents a scheme of the image obtaining through which it is possible to obtain the relative location of the sensors.
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en las mismos una realización preferente aunque no limitativa de la invención la cual consta de una pluralidad de sensores inalámbricos simples (1) y una serie de sensores inalámbricos dotados de sistema de localización basado en imágenes (2) todos ellos distribuidos a lo largo de la estructura a monitorizar, de tal modo que cada sensor inalámbrico (1) se encuentra dentro del campo de visión de al menos un sensor inalámbrico dotado de sistema de localización basado en imágenes (2).In view of the commented figures and of according to the numbering adopted, it can be observed in them a preferred but not limiting embodiment of the invention the which consists of a plurality of simple wireless sensors (1) and a series of wireless sensors equipped with a system of location based on images (2) all distributed to length of the structure to be monitored, so that each sensor Wireless (1) is within the field of view of at least a wireless sensor equipped with a location system based on images (2).
Basándose en el hecho de que, de acuerdo con la presente invención, se permite la localización relativa de los sensores inalámbricos dentro del sistema, a la hora de despliegue de la red de sensores inalámbricos no se requiere su localización en posiciones concretas, sino repartidos, con criterio según la patología a analizar, por la zona en la que se desee hacer el ensayo.Based on the fact that, according to the In the present invention, the relative location of the wireless sensors within the system, at the time of deployment of the wireless sensor network does not require its location in specific positions, if not distributed, with criteria according to pathology to analyze, for the area in which you want to do the test.
Asimismo, se dispone de al menos un sensor inalámbrico de referencia (3) cuya posición es prefijada en el sistema e invariable en caso de precisarse más de una medida con el resto de los sensores inalámbricos (1 y 2) dispuestos en diferentes localizaciones para un mismo ensayo, que se distribuirán según las necesidades de la estructura, aumentando la densidad en caso de requerirse mayor precisión en la monitorización.Likewise, at least one sensor is available wireless reference (3) whose position is preset in the system and invariable if more than one measure is required with the rest of the wireless sensors (1 and 2) arranged in different locations for the same trial, which will be distributed according to the structure needs, increasing density in case of more precise monitoring is required.
Uno de los sensores inalámbricos (4) servirá de enlace inalámbrico entre el resto de sensores inalámbricos del sistema y un ordenador servidor (5) que permitirá almacenar y visualizar los resultados del ensayo nada más concluir el mismo, evaluando la necesidad de repetir otro tipo de ensayo.One of the wireless sensors (4) will serve as wireless link between the rest of the wireless sensors of the system and a server computer (5) that will allow storing and visualize the results of the test as soon as it is concluded, assessing the need to repeat another type of trial.
De este modo, una vez los sensores inalámbricos (1, 2, 3 y 4) están distribuidos sobre la infraestructura a monitorizar desde el ordenador servidor (5) se emite la orden de comienzo de realización del ensayo y a través del sensor inalámbrico de enlace (4) se envía un mensaje de sincronización a todos los sensores inalámbricos de la red (1, 2, 3) mediante un transceptor inalámbrico diseñado para este fin. Este mensaje es recibido por el subsistema local de procesamiento de cada sensor inalámbrico, iniciando la medida, a través de los módulos de adquisición que reciben las señales generadas por sus acelerómetros. Todo ello, de acuerdo con los parámetros que se hayan configurado en el ordenador servidor (duración de la medida, frecuencia de muestreo, número de muestras, etc).In this way, once the wireless sensors (1, 2, 3 and 4) are distributed over the infrastructure to monitor from the server computer (5) the order of start of the test and through the wireless sensor link (4) a synchronization message is sent to all Wireless network sensors (1, 2, 3) using a transceiver Wireless designed for this purpose. This message is received by the local processing subsystem of each wireless sensor, initiating the measurement, through the acquisition modules that They receive the signals generated by their accelerometers. All of it, from according to the parameters that have been set on the computer server (measurement duration, sampling frequency, number of samples, etc).
En paralelo a la toma de muestras, los sensores inalámbricos dotados de sistema de localización basado en imágenes analizan todas las imágenes que obtienen de los sensores inalámbricos que tienen a su alrededor, procesándolas parcialmente en el subsistema local de procesamiento y obteniendo las posiciones relativas de los mismos. Para la obtención de estas posiciones el sistema analiza las imágenes obtenidas de los sensores inalámbricos en su campo de visión a través de los tres diodos luminosos (6, 7, 8) de diferentes colores, dispuestos en cada uno de ellos y teniendo en cuenta que se conocen las distancia reales (d1, d2, d3) entre esos puntos y la resolución de la cámara, lo que permite obtener, mediante tratamiento de imágenes y triangulación, la disposición relativa de cada sensor inalámbrico respecto al que está capturando las imágenes.In parallel to the sampling, the sensors Wireless equipped with image-based location system analyze all the images they get from the sensors wireless around them, partially processing them in the local processing subsystem and obtaining the positions relative of them. To obtain these positions the system analyzes the images obtained from the wireless sensors in his field of vision through the three light emitting diodes (6, 7, 8) of different colors, arranged in each of them and having note that the actual distance (d1, d2, d3) between those points and the resolution of the camera, which allows to obtain, through image processing and triangulation, the arrangement relative of each wireless sensor with respect to which it is capturing the images.
Una vez realizado el ensayo, cada uno de los sensores inalámbricos (1, 2, 3) envía mediante su transceptor inalámbrico para intercambio de datos, al ordenador servidor (5) a través del sensor de enlace inalámbrico (4) toda la información de las muestras obtenidas y del procesamiento local de las imágenes, permitiendo mediante el análisis de dicha información (muestras de señales y localización) de los diferentes sensores inalámbricos, interpretar el resultado del mismo.Once the test has been carried out, each of the Wireless sensors (1, 2, 3) send via your transceiver wireless for data exchange, to the server computer (5) to through the wireless link sensor (4) all the information of the samples obtained and the local processing of the images, allowing through the analysis of said information (samples of signals and location) of the different wireless sensors, Interpret the result of it.
Claims (6)
- a.to.
- etapa de adaptación de sensores inalámbricosstage wireless sensor adaptation
- b.b.
- etapa de adquisición de datos de alta velocidadstage high speed data acquisition
- c.C.
- etapa de radiofrecuencia en banda ISM para sincronizaciónstage ISM band radio frequency for synchronization
- d.d.
- etapa de radiofrecuencia para intercambio de datosstage of radio frequency for data exchange
- e.and.
- etapa de localización basada en el tratamiento de imágenesstage location based on image processing
- f.F.
- etapa de procesado e integración de información.stage of information processing and integration.
sensor.5. Low cost wireless system with automatic localization based on the image processing for dynamic infrastructure tests according to claim 4, characterized in that the location of each wireless sensor with respect to the reference is performed by triangulation of the detected images consisting of the three points luminous of different colors of which each one is endowed
sensor.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201100052A ES2382293B1 (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | LOW-COST WIRELESS SYSTEM WITH AUTOMATIC LOCATION BASED ON THE PROCESSING OF IMAGES FOR DYNAMIC TESTS OF INFRASTRUCTURES. |
| PCT/ES2012/070022 WO2012098279A1 (en) | 2011-01-20 | 2012-01-16 | Low-cost wireless system with automatic location-finding based on image processing for dynamic infrastructure testing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201100052A ES2382293B1 (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | LOW-COST WIRELESS SYSTEM WITH AUTOMATIC LOCATION BASED ON THE PROCESSING OF IMAGES FOR DYNAMIC TESTS OF INFRASTRUCTURES. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2382293A1 true ES2382293A1 (en) | 2012-06-07 |
| ES2382293B1 ES2382293B1 (en) | 2013-05-06 |
Family
ID=46086161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201100052A Active ES2382293B1 (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | LOW-COST WIRELESS SYSTEM WITH AUTOMATIC LOCATION BASED ON THE PROCESSING OF IMAGES FOR DYNAMIC TESTS OF INFRASTRUCTURES. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2382293B1 (en) |
| WO (1) | WO2012098279A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2590652A (en) * | 2019-12-20 | 2021-07-07 | Ship And Ocean Ind R & D Center | Structure monitoring system and method |
| US11151728B2 (en) | 2019-12-20 | 2021-10-19 | Ship And Ocean Industries R&D Center | Structure monitoring system and method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085360A1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-10-16 | Sri International | Sensor devices for structural health monitoring |
| WO2009063523A2 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-22 | Filippo Bastianini | Device for monitoring the health status of structures |
| CN101778405A (en) * | 2010-01-05 | 2010-07-14 | 武汉理工大学 | Method and system for synchronous acquisition of wireless sensor network for structural health monitoring |
-
2011
- 2011-01-20 ES ES201100052A patent/ES2382293B1/en active Active
-
2012
- 2012-01-16 WO PCT/ES2012/070022 patent/WO2012098279A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085360A1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-10-16 | Sri International | Sensor devices for structural health monitoring |
| WO2009063523A2 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-22 | Filippo Bastianini | Device for monitoring the health status of structures |
| CN101778405A (en) * | 2010-01-05 | 2010-07-14 | 武汉理工大学 | Method and system for synchronous acquisition of wireless sensor network for structural health monitoring |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 15-01-2008, J-H WENG et al. "Output-only modal identification of a cable-stayed bridge using wireless monitoring systems". Engineering Structures 30 (2008) 1820-1830. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2590652A (en) * | 2019-12-20 | 2021-07-07 | Ship And Ocean Ind R & D Center | Structure monitoring system and method |
| US11151728B2 (en) | 2019-12-20 | 2021-10-19 | Ship And Ocean Industries R&D Center | Structure monitoring system and method |
| GB2590652B (en) * | 2019-12-20 | 2021-12-29 | Ship And Ocean Ind R & D Center | Structure monitoring system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2382293B1 (en) | 2013-05-06 |
| WO2012098279A1 (en) | 2012-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101439282B1 (en) | Crack measuring apparatus of structure for combining into smart phone using fixture | |
| US20140132723A1 (en) | Methods for calibrating a digital photographic image of utility structures | |
| CN107328783A (en) | A kind of bridge intelligent checking system based on unmanned plane | |
| Soni et al. | Structural monitoring for the rail industry using conventional survey, laser scanning and photogrammetry | |
| US10203349B2 (en) | Monitoring the structural health of columns | |
| CN103913117A (en) | Three-dimensional laser scanner positioning device and laser point cloud absolute positioning method | |
| CN105548197A (en) | Non-contact steel rail surface flaw inspection method and device | |
| CN104316024A (en) | Simple cascading camera chain measuring method and system for monitoring multipoint settlement | |
| JP6412658B2 (en) | Inspection planning support system, method and program | |
| JP2013079960A (en) | Method and apparatus for determining three-dimensional coordinate of object | |
| Alamdari et al. | Non-contact structural health monitoring of a cable-stayed bridge: Case study | |
| CN108921239A (en) | Duct size information monitoring system based on two dimensional code | |
| CN203824548U (en) | Bridge structure concrete surface observation area measuring instrument | |
| CN108776040B (en) | Bridge safety inspection system and diagnosis method | |
| Belloni et al. | Tack project: tunnel and bridge automatic crack monitoring using deep learning and photogrammetry | |
| ES2382293A1 (en) | Low-cost wireless system with automatic location-finding based on image processing for dynamic infrastructure testing | |
| Wagner et al. | Bridge monitoring by means of video-tacheometer–A case study | |
| CN108027949B (en) | Repair plan creation support system, method, and program | |
| ES2795374T3 (en) | Method for the automatic detection and subsequent processing and storage of one or more georeferenced environmental parameters that refer to a reference railroad | |
| JP6692132B2 (en) | Displacement measuring method and displacement measuring system | |
| JP5566516B2 (en) | Orbital displacement measuring device | |
| CN106017423B (en) | Existing building curtain wall separates position detecting system and detection method | |
| CN106284071A (en) | Bridge defect intelligent video-detect system | |
| Khalilikhah et al. | Using stationary image based data collection method for evaluation of traffic sign condition | |
| Nishimura et al. | Development of a hybrid camera system for bridge inspection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2382293 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20130506 |