ES2600452A1 - Method and predictive maintenance system of buildings and structures. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Método y sistema de mantenimiento predictivo de edificios y estructuras. Method and system of predictive maintenance of buildings and structures.
Como se afirmó en la reunión de Vataa, de la Comisión Europea, el patrimonio cultural es muy frágil. Los componentes físicos y tangibles de este patrimonio se ven amenazados por los demoledores estragos de las guerras y las catástrofes 10 naturales o por los efectos, más silenciosos, de la contaminación, los insectos, las condiciones meteorológicas o los actos aislados de vandalismo. La conservación preventiva reduce estos riesgos y aminora el ritmo de deterioro de colecciones enteras y, por ello, es pieza fundamental de toda estrategia de conservación y un medio eficaz y económico de preservar la integridad del patrimonio cultural, As stated at the Vataa meeting of the European Commission, cultural heritage is very fragile. The physical and tangible components of this heritage are threatened by the devastating ravages of wars and natural disasters or by the quieter effects of pollution, insects, weather conditions or isolated acts of vandalism. Preventive conservation reduces these risks and reduces the rate of deterioration of entire collections and, therefore, is a fundamental part of any conservation strategy and an effective and economical means of preserving the integrity of cultural heritage,
15 reduciendo la necesidad de una intervención adicional sobre los objetos por separado. 15 reducing the need for additional intervention on objects separately.
Durante el desarrollo de la presente invención, se ha tenido presente esta resolución, si bien este proyecto ha ido más allá en la preservación del patrimonio During the development of the present invention, this resolution has been taken into account, although this project has gone further in the preservation of heritage
20 cultural, incorporando relaciones predictivas en combinación con otras estrategias preventivas. 20 cultural, incorporating predictive relationships in combination with other preventive strategies.
25 Desde la resolución de la reunión de Vantaa de 2000 en España se puede observar un impulso institucional que se ha materializado a nivel legislativo, profesional y parcialmente organizativo, produciéndose los principales desarrollados en las instituciones museísticas, donde se desarrolla profesionalmente algún trabajo de conservación preventiva más elaborado gracias a la creación de departamentos con 25 Since the resolution of the 2000 Vantaa meeting in Spain, an institutional impulse has been observed that has materialized at the legislative, professional and partially organizational level, producing the main ones developed in the museum institutions, where some preventive conservation work is developed professionally more elaborate thanks to the creation of departments with
30 cometidos específicos en este ámbito. Pero además la aplicación del principio de conservación preventiva y predictiva no se puede restringir a la conservación de los bienes muebles de museos, archivos y bibliotecas, ya que la riqueza del patrimonio cultural español implica que una parte muy importante del mismo está constituida por bienes inmuebles, consistentes en edificios históricos con elementos singulares 30 specific tasks in this area. But in addition the application of the preventive and predictive conservation principle cannot be restricted to the conservation of movable property of museums, archives and libraries, since the wealth of Spanish cultural heritage implies that a very important part of it is constituted by real estate , consisting of historic buildings with unique elements
35 ) y que contienen una cantidad importante de bienes 35) and that contain a significant amount of goods
(pinturas murales, retablos muebles; monumentos; centros históricos; paisajes culturales; yacimientos (wall paintings, furniture altarpieces; monuments; historical centers; cultural landscapes; sites
arqueológicos o cuevas con arte rupestre que no tienen recursos ni medios técnicos para desarrollar una estrategia de conservación preventiva. archeological or caves with rock art that have no resources or technical means to develop a preventive conservation strategy.
En la actualidad existe una gran variedad de sensores y equipos que miden la Currently there is a wide variety of sensors and equipment that measure the
5 mayoría de los parámetros físicos y químicos más interesantes desde el punto de vista de la conservación de un edificio o monumento. La mayoría de estos equipos están pensados para inspeccionar edificios donde se aprecian daños y lesiones y donde es necesario realizar un estudio para una intervención correctiva. También se pueden encontrar sistemas para el seguimiento de un edificio basados en la 5 most of the most interesting physical and chemical parameters from the point of view of the conservation of a building or monument. Most of these teams they are designed to inspect buildings where damage and injuries are appreciated and where it is necessary to carry out a study for a corrective intervention. Too you can find systems for tracking a building based on the
10 colocación de sensores que pueden detectar vibraciones, cambios de longitud o de anchura de grietas y variables similares, y de transmitir la información de dichos sensores a través de un medio de comunicación; por ejemplo en el documento DE 29712838 se describe un sistema de esta naturaleza. 10 placement of sensors that can detect vibrations, changes in length or width of cracks and similar variables, and transmit the information of said sensors through a means of communication; for example, in DE 29712838 a system of this nature is described.
15 El documento WO 2003016852 se refiere a un aparato para monitorizar dinámicamente estructuras en tiempo real, que comprende un equipo sensor de aceleración, un sistema de adquisición de datos y cálculo, un sistema de suministro de energía y un sistema de comunicación para informar permanentemente sobre los cambios sucedidos en la estructura monitoreada. Dicho aparato, a través de la The document WO 2003016852 refers to an apparatus for dynamically monitoring structures in real time, comprising an acceleration sensor, a data acquisition and calculation system, a power supply system and a communication system for permanently informing about the changes happened in the monitored structure. Said apparatus, through the
20 medida de aceleración, deduce velocidades, desplazamientos y frecuencias de movimiento de la estructura para determinar el estado de la misma en todo momento. Adicionalmente, este aparato comprende un equipo receptor de comunicaciones y un equipo de almacenamiento, análisis y alarma con base en los datos enviados por este aparato formando un conjunto para el monitoreo 20 measure of acceleration, deduces speeds, displacements and frequencies of movement of the structure to determine the state of it at all times. Additionally, this device comprises a communications receiver and storage, analysis and alarm equipment based on the data sent by this device forming a set for monitoring
25 dinámico de estructuras, que provee una información en tiempo real sobre el estado de las estructuras monitoreadas. 25 dynamic structures, which provides real-time information on the status of the monitored structures.
30 La presente invención prevé establecer un sistema de conservación predictiva y preventiva del patrimonio cultural, actuando de forma proporcionada sobre su conservación, en el momento adecuado y controlando en todo momento el estado de conservación de los bienes materiales. Se trata de actuar de forma predictiva, conociendo previamente las causas del deterioro que se produce, en contra de lo The present invention foresees establishing a system of predictive and preventive conservation of cultural heritage, acting in a proportionate manner on its conservation, at the appropriate time and controlling at all times the state of conservation of material goods. It is about acting in a predictive way, knowing previously the causes of the deterioration that occurs, against what
35 que se hace actualmente, que es actuar de forma correctiva una vez que el daño es de importancia y representa un riesgo para las personas o para el propio bien, lo 35 which is currently done, which is to act correctively once the damage is of importance and represents a risk for people or for their own good,
que supone en la mayoría de los casos intervenciones de urgencia muy costosas en su análisis y su ejecución. which in most cases involves very expensive emergency interventions in their analysis and execution.
Otro de los aspectos destacables de la presente invención devienen de la Another of the highlights of the present invention come from the
5 imposibilidad practica con las técnicas actuales de realizar un control efectivo del estado de conservación del importante número de bienes inmuebles, edificios históricos y otros monumentos que existen a nivel global, ya que esto requeriría en muchas ocasiones acceder a zonas elevadas con medios auxiliares, tomas de muestras en elementos protegidos, ensayos destructivos, y otras metodologías 5 practical impossibility with the current techniques of carrying out an effective control of the conservation status of the important number of real estate, buildings historical and other monuments that exist globally, as this would require in many times access to elevated areas with auxiliary means, sockets samples in protected elements, destructive tests, and other methodologies
10 invasivas sobre el patrimonio, y que estos estudios se realicen de forma periódica y con personal y medios adecuados. Con el sistema de la invención se consigue registrar de forma continuada, mediante redes de sensores, los parámetros físicoquímicos más interesantes para garantizar la preservación de los edificios históricos con valor cultural. Estos datos se transmiten desde los sensores de forma remota y 10 invasive on heritage, and that these studies be carried out periodically and with appropriate personnel and means. With the system of the invention it is possible to continuously register, by means of sensor networks, the most interesting physical-chemical parameters to guarantee the preservation of historical buildings with cultural value. This data is transmitted from the sensors remotely and
15 se registran en un centro de datos, donde se analizan y se toman decisiones de intervención predictiva. Pero, en contraposición a la técnica empleada hasta la fecha, la presente invención se centra en obtener relaciones causa-efecto que faciliten la predicción de las alteraciones que se producen y desarrollar redes sensoriales adecuadas, que midan parámetros en continuo, para poder establecer 15 are recorded in a data center, where predictive intervention decisions are analyzed and made. But, in contrast to the technique used to date, the present invention focuses on obtaining cause-effect relationships that facilitate the prediction of alterations that occur and develop appropriate sensory networks, which measure parameters continuously, in order to establish
20 programas de mantenimiento predictivo sobre el patrimonio monumental y edificatorio de nuestras ciudades. 20 predictive maintenance programs on the monumental and building heritage of our cities.
El sistema permite establecer correlaciones entre parámetros medibles y daños, lesiones o alteraciones que se dan con frecuencia en el patrimonio. Y es a partir de The system allows correlations between measurable parameters and damages, injuries or alterations that occur frequently in equity. And it is from
25 estas correlaciones cuando el sistema predice cual va ser el estado del edificio en función del tiempo, las propias características del inmueble, del medioambiente que lo rodea y otros factores. 25 these correlations when the system predicts the state of the building as a function of time, the characteristics of the property itself, the surrounding environment and other factors.
Otro elemento destacable es que con esta invención se pueden crear herramientas Another remarkable element is that with this invention you can create tools
30 útiles para que la Administración pública y otros propietarios de inmuebles históricos, de forma que puedan disponer de un sistema de control y gestión en continuo del estado del edificio, estableciendo programas de mantenimiento predictivo-preventivo en función de los datos arrojados por las redes sensoriales. 30 useful so that the Public Administration and other owners of historic buildings, so that they can have a continuous control and management system of the state of the building, establishing predictive-preventive maintenance programs based on the data thrown by the sensory networks .
35 En resumen, con la invención se pretende romper de manera disruptiva con la actual filosofía de tratamiento y conservación del patrimonio monumental en las In summary, with the invention it is intended to break in a disruptive manner with the current philosophy of treatment and conservation of monumental heritage in the
ciudades, centrando los esfuerzos en la predicción de los defectos que potencialmente pueden aparecer y dotando a los técnicos con herramientas de medición, visualización y análisis para predecir el comportamiento futuro del edificio cities, focusing efforts on the prediction of defects that may potentially appear and providing technicians with measurement, visualization and analysis tools to predict the future behavior of the building
o bien a conservar. 5 Or keep. 5
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente 10 memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to facilitate the understanding of the features of the invention, a set of drawings is attached to the present specification in which, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented :
La figura 1 muestra un diagrama de bloques funcionales de un sistema simplificado de seguimiento de edificios realizado de acuerdo a la presente invención. Figure 1 shows a functional block diagram of a simplified building tracking system carried out in accordance with the present invention.
15 La figura 2 representa un diagrama de bloques de la extensión de este sistema a un grupo de edificios. 15 Figure 2 represents a block diagram of the extension of this system to a group of buildings.
La figura 3 muestra esquemáticamente las principales secuencias del método, entre 20 las que se encuentra la aplicación de los algoritmos de predicción de cada proceso patológico al que puede estar sometido cada edificio en seguimiento. Figure 3 shows schematically the main sequences of the method, among which is the application of the prediction algorithms of each pathological process to which each building can be subjected to monitoring.
25 El sistema de mantenimiento predictivo de edificios y estructuras de la presente invención es capaz de correlacionar factores físicos y químicos a los que está expuesto el edificio con los daños y procesos patológicos que se pueden producir en el futuro a consecuencia de estos factores. The predictive maintenance system of buildings and structures of the present invention is capable of correlating physical and chemical factors to which the building is exposed to the damages and pathological processes that may occur in the future as a result of these factors.
30 , Sn) colocados en 30, Sn) placed in
Este sistema consta de una red de sensores (S1, S2, S3, lugares estratégicos del edificio histórico o de la estructura a controlar, que incluye: fisurómetros, clinometros, termohigrometros, acelerómetros, tensómetros, medidores de PH, analizadores ambientales, etc., que miden ciertos factores físicoquímicos del edificio y del ambiente que lo rodea. Estos datos son interpretados de This system consists of a network of sensors (S1, S2, S3, strategic places of the historic building or of the structure to be controlled, which includes: physiometers, clinometers, thermohygrometers, accelerometers, tensometers, PH meters, environmental analyzers, etc., that measure certain physical-chemical factors of the building and the surrounding environment. These data are interpreted from
35 manera automatizada por el sistema para predecir cuál será el comportamiento del edificio en el futuro, anticipándose a daños y lesiones que se pueden producir. 35 automated way by the system to predict the behavior of the building in the future, anticipating damages and injuries that may occur.
Cada uno de los sensores (S1, S2, S3, Each of the sensors (S1, S2, S3,
, Sn), o bien está conectado mediante cableado a un nodo (NS) que está dotado de una antena de transmisión inalámbrica, preferentemente vía Wifi o Bluetooth con un nodo central de , Sn), or is connected by wiring to a node (NS) that is equipped with a wireless transmission antenna, preferably via Wifi or Bluetooth with a central node of
5 comunicación (NC); o bien dispone de medios propios de comunicación inalámbrica y directamente transmite los datos recogidos a dicho nodo central de comunicaciones (NC). Cada nodo de sensores (NS) es una placa electrónica adecuada para recibir e interpretar las medidas de los sensores y proporcionar el valor de la medida en su magnitud; esta placa incorpora un módulo de 5 communication (NC); or it has its own means of wireless communication and directly transmits the collected data to said central communications node (NC). Each sensor node (NS) is an electronic board suitable for receiving and interpreting the measurements of the sensors and providing the value of the measurement in its magnitude; This board incorporates a module
10 comunicación de forma inalámbrica hacia un nodo central (NC) para transmitir los valores medidos mediante Wifi, Bluetooth Low Energy, ZIGBEE, 4G, GPRS, SIGFOX, etc. 10 wireless communication to a central node (NC) to transmit the measured values via Wifi, Bluetooth Low Energy, ZIGBEE, 4G, GPRS, SIGFOX, etc.
El citado nodo central de comunicaciones (NC) físicamente está constituido por un The said central communications node (NC) is physically constituted by a
15 ordenador, Tablet, Raspberry, o un equipo de similares características, capaz de procesar los datos recibidos de los sensores y de transmitirlos a un centro de datos (CD), a efectos de lo cual está provisto por un lado de una antena de recepción de las señales de los distintos nodos (NS) o sensores (S1, S2) con tecnología propia adecuada para realizar la transmisión través de Wifi y por otro lado de una antena 15 computer, Tablet, Raspberry, or a device of similar characteristics, capable of processing the data received from the sensors and transmitting them to a data center (CD), for which purpose it is provided on one side of a receiving antenna of the signals of the different nodes (NS) or sensors (S1, S2) with their own technology suitable for transmitting via Wifi and on the other hand of an antenna
20 de salida que comunica los datos entre el nodo central de comunicación (NC) y el servidor (Serv) externo al edificio, mediante una comunicación Wifi o mediante GPRS o 4G si el edificio no cuenta con conexión a internet. 20 output that communicates the data between the central communication node (NC) and the server (Serv) external to the building, by means of Wifi communication or by GPRS or 4G if the building does not have an internet connection.
En una estructura alternativa, por ejemplo cuando el número de sensores es In an alternative structure, for example when the number of sensors is
25 mínimo o están todos ellos concentrados en un único nodo de sensores (NS) es factible dotar a dicho nodo de medios de transmisión vía Wifi o mediante GPRS o 4G directamente con el centro de datos (CD), aglutinando en este caso el nodo de sensores (NS) las funciones del nodo central de comunicación (NC). También es factible en aquellos casos en los que se montan sensores dotados de un sistema de 25 minimum or they are all concentrated in a single sensor node (NS) it is feasible to provide said node with transmission means via Wifi or via GPRS or 4G directly with the data center (CD), in this case agglutinating the node of sensors (NS) the functions of the central communication node (NC). It is also feasible in those cases where sensors are fitted with a system of
30 comunicación inalámbrica propia (en la figura 1 los sensores S1 y S2) eliminar el nodo de sensores (NS) y establecer directamente la comunicación entre los sensores con el nodo central de comunicaciones (NC). 30 own wireless communication (in figure 1 the sensors S1 and S2) eliminate the sensor node (NS) and directly establish communication between the sensors with the central communications node (NC).
El centro de datos (CD) incluye un servidor (Serv) donde se almacena y procesa la 35 información transmitida por el nodo central (NC) de cada edificio en mantenimiento ,The data center (CD) includes a server (Serv) where the information transmitted by the central node (NC) of each building under maintenance is stored and processed,
predictivo. A este servidor se conectan varios terminales de usuario (T1, T2, T3, predictive Several user terminals are connected to this server (T1, T2, T3,
Tn), Tablet, Smartphone, PC, etc., preferentemente a través de Internet de forma Tn), Tablet, Smartphone, PC, etc., preferably through the Internet
que los usuarios pueden controlar el estado de su edificio o estructura desde that users can control the status of their building or structure from
cualquier parte del mundo con conexión a internet y recibir avisos o señales de anywhere in the world with internet connection and receive notices or signals from
emergencia. Esta conexión se efectúa preferentemente a través de una aplicación emergency. This connection is preferably made through an application
5 web por medio de la cual el usuario tiene acceso al control y gestión de su edificio y 5 web through which the user has access to the control and management of their building and
a la base de datos, permitiéndole configurar su red de sensores, su sistema de to the database, allowing you to configure your sensor network, your system of
alerta, periodicidad de la medida, visualizar los datos de los sensores en tablas o alert, measurement periodicity, display sensor data in tables or
gráficas, analizar el modelo 3D de su edificio y conocer el comportamiento futuro de graphics, analyze the 3D model of your building and know the future behavior of
su edificio a partir del módulo de predicción. Este software está alojado en 10 plataforma web para su acceso desde cualquier parte del mundo con conexión a your building from the prediction module. This software is hosted on 10 web platform for access from anywhere in the world with connection to
Internet, para Tablet, Smartphone, PC, etc. Internet, for Tablet, Smartphone, PC, etc.
Así mismo en el servidor (Serv) existente en el centro de datos (CD) se implementa Also in the server (Serv) existing in the data center (CD) is implemented
una herramienta informática de predicción (HP), que en función de parámetros 15 físicos y químicos que miden los sensores es capaz de estimar como se va a a computer prediction tool (HP), which, based on physical and chemical parameters measured by the sensors, is able to estimate how it is going to
comportar y deteriorar la estructura o edificio en el futuro. Esto se hace mediante behave and deteriorate the structure or building in the future. This is done by
algoritmos (Alg) que correlacionan los parámetros físico-químicos medidos con los algorithms (Alg) that correlate the measured physicochemical parameters with the
procesos patológicos que se pueden dar en función del tiempo, de la tipología pathological processes that can occur depending on the time, the type
edificatoria o estructural, materiales empleados, geometría, estado actual de 20 deterioro etc. Estos algoritmos de correlación se introducen en el software y building or structural, materials used, geometry, current state of deterioration etc. These correlation algorithms are introduced into the software and
también el sistema de alerta y de gestión predictiva de edificios para los usuarios. also the system of warning and predictive management of buildings for users.
Todos los datos recibidos por el servidor (Serv) se ordenan y almacenan en una All data received by the server (Serv) is sorted and stored in a
base de datos. Igualmente, los resultados de los estudios previos se ordenan y se 25 introducen en la misma base de datos del edificio controlado. database. Likewise, the results of previous studies are ordered and entered into the same database of the controlled building.
El método de mantenimiento predictivo de edificios y estructuras requiere de una fase previa de implantación en la cual: , Sn) colocados en lugares The predictive maintenance method of buildings and structures requires a previous phase of implementation in which:, Sn) placed in places
- --
- se instala la red de sensores (S1, S2, S3, 30 estratégicos del edificio o de la estructura a controlar, se instala la red de nodos de sensores (NS), de nodos centrales de comunicaciones (NC), así the sensor network (S1, S2, S3, 30 strategic building or the structure to be controlled) is installed, the network of sensor nodes (NS), central communications nodes (NC) is installed, as well
como el centro de datos (CD) y en el servidor (Serv) las herramientas informáticas predictivas (HP) y de acceso a los usuarios; y such as the data center (CD) and the server (Serv) predictive computer tools (HP) and user access; Y
- --
- se efectúa un estudio de cada edificio para establecer las correlaciones y los a study of each building is carried out to establish the correlations and
35 algoritmos de predicción, ya que cada edificio y proceso patológico tiene su propio algoritmo, que se calcula para cada caso concreto utilizando los 35 prediction algorithms, since each building and pathological process has its own algorithm, which is calculated for each specific case using the
conocimientos científicos y técnicos que se conocen para cada proceso patológico, ya que estos obedecen a leyes físico-químicas concretas y conocidas. Este algoritmo se introduce en el software de control y es el encargado de evaluar en continuo cual es la velocidad de avance del scientific and technical knowledge that are known for each pathological process, since these obey specific and known physicochemical laws. This algorithm is introduced in the control software and is in charge of continuously evaluating the speed of advance of the
5 deterioro, si el proceso es estable o si puede estimarse una evolución negativa, si la estructura está en riesgo de inestabilidad, o si el proceso puede producir un daño irreversible, significativo y costoso en el futuro si no se toman medidas. 5 deterioration, if the process is stable or if an evolution can be estimated negative, if the structure is at risk of instability, or if the process may cause irreversible, significant and costly damage in the future if not Measures are taken.
10 Este algoritmo (Alg) dispone de un módulo de comunicación con el usuario, que le transmite informes, avisos, alertas y programas de mantenimiento predictivo con evaluaciones técnico-económicas de los resultados. 10 This algorithm (Alg) has a communication module with the user, which transmits reports, warnings, alerts and predictive maintenance programs with technical-economic evaluations of the results.
Una vez implantado el sistema, el método de evaluación y cuantificación del daño Once the system is implemented, the method of evaluation and quantification of the damage
15 se basa en aplicar el algoritmo de predicción de cada edificio sobre los datos variables (V) medidos por el nodo central de comunicación (NC) que a recibido de las medidas tomadas por los sensores y sobre una serie de valores constantes (C), que principalmente son datos recogidos en el estudio previo efectuado en el edificio 15 is based on applying the prediction algorithm of each building on the variable data (V) measured by the central communication node (NC) that has received from the measurements taken by the sensors and on a series of constant values (C), which are mainly data collected in the previous study carried out in the building
o estructura, como pueden ser las características del terreno, geometría, daños or structure, such as terrain characteristics, geometry, damage
20 iniciales, características de los materiales, etc. Este algoritmo calcula la predicción (Am) en el tiempo (t) del proceso patológico observado, que puede ser un valor, una tendencia, una velocidad de deterioro, un grado escalable de inestabilidad, un ratio de seguridad, etc., en función del número (m) de procesos patológicos a controlar, del número de constantes (i) que influyen en el proceso patológico a controlar, y del 20 initials, material characteristics, etc. This algorithm calculates the prediction (Am) in time (t) of the pathological process observed, which can be a value, a trend, a rate of deterioration, a scalable degree of instability, a safety ratio, etc., based on the number (m) of pathological processes to be controlled, the number of constants (i) that influence the pathological process to be controlled, and the
25 número de variables (j) que influyen en el proceso patológico a controlar; en términos generales la fórmula es la siguiente: 25 number of variables (j) that influence the pathological process to be controlled; In general terms the formula is as follows:
Am = F ( C1, C2, C3, Am = F (C1, C2, C3,
Vj) x KamVj) x Kam
Ci ; V1, V2, V3, Ci; V1, V2, V3,
30 Al resultado de este algoritmo (Am) se le aplica un factor de ajuste de la correlación (Ka), que compara el valor teórico que da el algoritmo con un valor real medido, que es objeto de un proceso de realimentación en las primeras etapas de medida para garantizar un ajuste próximo al valor 1. 30 A correlation adjustment factor (Ka) is applied to the result of this algorithm (Am), which compares the theoretical value given by the algorithm with a measured real value, which is subject to a feedback process in the early stages. of measurement to guarantee an adjustment close to the value 1.
35 Finalmente, la evaluación y cuantificación del daño se efectúa comparando el valor de Am, una vez ajustado, con los valores umbrales e indicadores de riesgo, 35 Finally, the evaluation and quantification of the damage is carried out by comparing the value of Am, once adjusted, with the threshold values and risk indicators,
permitiendo establecer y medir las relaciones existentes entre los factores (causas) y los efectos (alteraciones) que se producen en el edificio o estructura en mantenimiento, a partir del registro de los parámetros que miden los sensores, su estudio y análisis, determinando además los mecanismos físicos y químicos que se allowing to establish and measure the relationships between the factors (causes) and the effects (alterations) that occur in the building or structure under maintenance, from the recording of the parameters measured by the sensors, their study and analysis, also determining the physical and chemical mechanisms that
5 están produciendo entre estos factores y sus efectos sobre el estado de conservación del patrimonio. 5 are producing between these factors and their effects on the state of heritage conservation.
Para cada factor de agresión se establece una escala de daño potencial que puede producir en elementos o edificios en función del nivel de exposición que se detecte For each aggression factor, a scale of potential damage is established that can occur in elements or buildings depending on the level of exposure detected
10 y de las características intrínsecas del edificio. La escala de daños se establece en función del deterioro irreversible que produzca sobre los elementos y el grado en el que acelera el deterioro de los bienes. 10 and the intrinsic characteristics of the building. The damage scale is established based on the irreversible deterioration that it produces on the elements and the degree to which the deterioration of the goods accelerates.
En contraposición con lo que se hace actualmente, que es actuar de forma In contrast to what is currently done, which is to act in a way
15 correctiva, la presente invención se centra en obtener relaciones causa-efecto que faciliten la predicción de las alteraciones que se producen y desarrollar redes sensoriales adecuadas, que midan parámetros en continuo, para poder establecer programas de mantenimiento predictivo sobre el patrimonio monumental y edificatorio de nuestras ciudades. 15 corrective, the present invention focuses on obtaining cause-effect relationships that facilitate the prediction of alterations that occur and develop appropriate sensory networks, which measure parameters continuously, in order to establish predictive maintenance programs on the monumental and building heritage of our cities
m m
Se aplica el método mantenimiento de mantenimiento predictivo a una iglesia del The predictive maintenance maintenance method is applied to a church of the
25 siglo XV compuesta con muros de mampostería, bóvedas y contrafuertes, con muros de contención para un semisótano en zona de la capilla. Se encuentra ubicada en un terreno con arcillas expansivas y se ha empleado un mortero con alto contenido en sales. Existen además zonas de ladrillo cerámico en varias de las fachadas. Para ello se van a medir las siguientes variables, mediante los 25th century composed of masonry walls, vaults and buttresses, with retaining walls for a semi-basement in the chapel area. It is located in a land with expansive clays and a mortar with a high salt content has been used. There are also ceramic brick areas in several of the facades. For this, the following variables will be measured, by means of
30 correspondientes sensores: 30 corresponding sensors:
1) Temperatura y humedad exterior (termohigrómetros, etc.). 2) Temperatura y humedad interior (termohigrómetros, etc.). 3) Temperatura de paredes de fachada (sondas y medidores de contacto). 1) Outside temperature and humidity (thermohygrometers, etc.). 2) Indoor temperature and humidity (thermohygrometers, etc.). 3) Temperature of facade walls (probes and contact meters).
35 4) Humedad en el terreno (sondas, piezómetros, etc.). 5) Humedad en muros (sondas, etc.). 35 4) Humidity in the ground (probes, piezometers, etc.). 5) Moisture in walls (probes, etc.).
6) Precipitaciones (pluviómetros). 7) Apertura y cierre de fisuras existentes (fisurometros). 8) Detectores de presencia. 9) Inclinación de muros y contrafuertes (clinómetros, medidor desplazamiento, 6) Precipitation (rain gauges). 7) Opening and closing existing fissures (fisurometers). 8) Presence detectors. 9) Inclination of walls and buttresses (clinometers, displacement meter,
5 etc.). 5 etc.).
10) Contaminación atmosférica (partículas en suspensión (PM10 y PM2,5), dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NO y NO2), monóxido de carbono (CO), benceno (C6H6) y ozono (O3)). 10) Air pollution (suspended particles (PM10 and PM2.5), sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NO and NO2), carbon monoxide (CO), benzene (C6H6) and ozone (O3)).
11) Vibraciones al paso de vehículos. 10 12) Velocidad del viento (Anemómetros). 11) Vibrations when passing vehicles. 10 12) Wind speed (Anemometers).
Con ayuda de estas variables se pueden estudiar los siguientes procesos patológicos: With the help of these variables, the following pathological processes can be studied:
15 A) Movimientos de la cimentación Se producen movimientos en la cimentación como consecuencia de cambios de humedad significativos de la capa activa de arcillas expansivas. Para predecir el comportamiento de la cimentación, se deberá calcular la presión de hinchamiento de las arcillas, el porcentaje de estas en el terreno y los cambios de humedad que 15 A) Foundation movements There are movements in the foundation as a result of significant moisture changes in the active layer of expansive clays. To predict the behavior of the foundation, the swelling pressure of the clays, the percentage of these on the ground and the humidity changes that must be calculated
20 se producen a cota de cimentación como consecuencia de las precipitaciones y de la climatología. Esta patología suele producir fisuras en los muros que van aumentando en cada ciclo estacional. Se puede predecir la pérdida de rigidez de los muros a futuro estimando el aumento de fisuración que se produce en cada ciclo estacional. Para ello se emplean las variables (1) y (4). 20 are produced at the foundation level as a result of rainfall and weather. This pathology usually produces fissures in the walls that are increasing in each seasonal cycle. You can predict the loss of stiffness of the walls in the future by estimating the increase in cracking that occurs in each seasonal cycle. For this, variables (1) and (4) are used.
25 B) Desplomes de muro en semisótano Se producen desplomes de muros en semisótano, por la acción de cargas horizontales, aumento de cargas, disminución de la rigidez de muros por fisuración, movimientos de la cimentación, humedad en muros, perdidas de masa de muros, 25 B) Semi-basement wall collapses Semi-basement wall collapses, due to the action of horizontal loads, increase in loads, decrease in the stiffness of cracking walls, foundation movements, moisture in walls, loss of wall mass ,
30 etc. Los sensores de humedad y el control de las fisuras del muro nos proporcionan datos de cómo varía la rigidez del muro para soportar las acciones horizontales sobre este. Los muros pueden perder masa (lo que les hace perder rigidez), como consecuencia de la contaminación atmosférica y ciertas alteraciones biológicas. Se emplean las variables (4), (6) y (9). 30 etc. The humidity sensors and the control of the cracks in the wall provide us with data on how the stiffness of the wall varies to support horizontal actions on it. Walls can lose mass (which causes them to lose stiffness), as a result of air pollution and certain biological alterations. Variables (4), (6) and (9) are used.
35 C) Desplomes de muros de fachada y contrafuertes. 35 C) Crashes of facade walls and buttresses.
Se producen desplomes de muros de fachada y contrafuertes, por la acción de cargas horizontales, como viento, aumento de cargas en las bóvedas como consecuencia de desechos de palomas, disminución de la rigidez de muros por fisuración, movimientos de la cimentación, humedad en muros, perdidas de masa 5 de muros, etc. Los sensores de humedad y el control de las fisuras del muro nos proporcionan datos de cómo varía la rigidez del muro para soportar las acciones horizontales sobre este, principalmente de viento y sobrecarga de las bóvedas. El nivel de seguridad irá variando en función de cómo lo hagan las acciones horizontales en relación a la disminución de capacidad resistente del muro. Los Collapses of façade walls and buttresses occur, due to the action of horizontal loads, such as wind, increase of loads in the vaults as a result of pigeon debris, decrease of the stiffness of cracking walls, foundation movements, moisture in walls , loss of mass 5 of walls, etc. The humidity sensors and the control of the fissures of the wall provide us with data on how the stiffness of the wall varies to withstand the horizontal actions on it, mainly wind and overload of the vaults. The level of security will vary depending on how the horizontal actions do in relation to the decrease of the wall's resistant capacity. The
10 muros pueden perder masa (lo que les hace perder rigidez), como consecuencia de la contaminación atmosférica y ciertas alteraciones biológicas. Se emplean las variables (1), (5), (7), (9), (10) y (12). 10 walls can lose mass (which causes them to lose stiffness), as a result of air pollution and certain biological alterations. Variables (1), (5), (7), (9), (10) and (12) are used.
D) Eflorescencias en muros. D) Efflorescences on walls.
15 Las eflorescencias son una forma de alteración que consiste en la cristalización de sales de diversa naturaleza en la superficie de las fábricas, debido a fenómenos de migración y evaporación de agua conteniendo sales solubles. Tienen una relación directa con la exposición a la lluvia de las fachadas y las condiciones climáticas. Se emplean las variables (1) y (12). 15 Efflorescences are a form of alteration that consists in the crystallization of salts of diverse nature on the surface of factories, due to phenomena of migration and evaporation of water containing soluble salts. They have a direct relationship with the exposure to the rain of the facades and the climatic conditions. Variables (1) and (12) are used.
20 E) Arenización, erosión, pulverización, alveolización de las fachadas. Pueden producirse por la cristalización de sales en los poros de los materiales transportados por el agua. Las presiones ejercidas por la cristalización de las sales solubles en el interior de los poros o microporos de la piedra, ladrillo y mortero 20 E) Sand, erosion, spraying, alveolization of facades. They can be produced by the crystallization of salts in the pores of water transported materials. The pressures exerted by the crystallization of soluble salts inside the pores or micropores of the stone, brick and mortar
25 pueden originar la desintegración de la estructura del material que las contiene, sobre todo en aquellos materiales con mayor abundancia de microporos, dando lugar a diferentes formas de deterioro físico-químico (especialmente alveolización y arenización). Se emplean las variables (1), (2), (3), (5), (6) y (10). 25 can cause the disintegration of the structure of the material that contains them, especially in those materials with a greater abundance of micropores, leading to different forms of physical-chemical deterioration (especially alveolization and sandblasting). Variables (1), (2), (3), (5), (6) and (10) are used.
30 F) Fisuración de fachadas por acción del hielo. La transformación parcial o total en hielo, del agua contenida en el interior de los poros y fisuras de los materiales (piedra, ladrillos y morteros), supone un incremento de volumen que genera tensiones internas, que a su vez provocan nuevas fisuras que finalmente conducen en repetidos ciclos de hielo-deshielo, a la 30 F) Fissuring of facades by ice action. The partial or total transformation into ice of the water contained inside the pores and fissures of the materials (stone, bricks and mortars), represents an increase in volume that generates internal tensions, which in turn cause new fissures that eventually lead in repeated cycles of ice-thaw, at
35 exfoliación, fisuración y eventual rotura del material. Se puede estimar la perdida de 35 exfoliation, cracking and eventual breakage of the material. You can estimate the loss of
material en el tiempo en función de las condiciones climatológicas y de exposición ambiental de la fachada. Se emplean las variables (1), (2), (3), (5), (6) y (10). material over time depending on the weather conditions and environmental exposure of the facade. Variables (1), (2), (3), (5), (6) and (10) are used.
G) Alteraciones biológicas. G) Biological alterations.
5 Entre los agentes bióticos de mayor incidencia destacan: las bacterias, algas, hongos, líquenes, musgos, plantas superiores y animales. El deterioro que producen en las fábricas de piedra, es tanto físico (fracturas y disgregación), como químico. Los microorganismos (bacterias y hongos), producen ácidos orgánicos. La penetración de las raíces de plantas y árboles a través de fisuras y puntos débiles 5 Among the biotic agents with the highest incidence are: bacteria, algae, fungi, lichens, mosses, higher plants and animals. The deterioration that produced in stone factories, it is both physical (fractures and disintegration), as chemical. Microorganisms (bacteria and fungi) produce organic acids. The Penetration of plant and tree roots through fissures and weaknesses
10 da como resultado fuerzas de expansión que incrementan la fisuración y el deterioro. Los excrementos de palomas, por ejemplo, contienen ácido bórico, entre otros tipos de ácido, que puede reaccionar con los carbonatos del soporte. Estos organismos necesitan una determinada temperatura y humedad para su crecimiento y desarrollo, por lo que se pueden establecer zonas más propensas a 10 results in expansion forces that increase cracking and deterioration. Pigeon droppings, for example, contain boric acid, among other types of acid, which can react with carbonates in the support. These organisms need a certain temperature and humidity for their growth and development, so more prone areas can be established.
15 su aparición e impacto. Se emplean las variables (1), (2), (3), (5), (6) y (10). 15 its appearance and impact. Variables (1), (2), (3), (5), (6) and (10) are used.
Seguidamente, del ejemplo anterior, vamos a determinar un primer valor para la predicción (Am) en el proceso patológico de un muro que recibe acciones horizontales de empujes de tierras. Then, from the previous example, we will determine a first value for the prediction (Am) in the pathological process of a wall that receives horizontal earthworks actions.
20 Son muchos los muros que sufren inestabilidad al vuelco a lo largo del tiempo como consecuencia de acciones horizontales variables, que sufren derivadas principalmente de empujes del terreno. Este proceso suele manifestarse mediante desplomes del fuste del muro y la aparición de grietas. Esta patología se da con 20 There are many walls that suffer instability to overturn over time as a result of variable horizontal actions, which suffer mainly from land thrusts. This process is usually manifested by collapsing the shaft of the wall and the appearance of cracks. This pathology occurs with
25 mucha frecuencia en murallas, iglesias, y edificaciones antiguas, cuando no existía el hormigón armado. También es frecuente en estructuras de hormigón armado, por los mismos motivos mencionados. 25 very often in walls, churches, and old buildings, when reinforced concrete did not exist. It is also common in reinforced concrete structures, for the same reasons mentioned.
Las constantes que intervienen en este proceso son las siguientes: 30 The constants involved in this process are the following: 30
H: Altura del muro. H: Wall height.
Z: Dimensiones de la cimentación. Z: Foundation dimensions.
E: Módulo de elasticidad del material constituyente del muro. E: Modulus of elasticity of the constituent material of the wall.
I: Momento de inercia de la sección transversal. I: Moment of inertia of the cross section.
: Ángulo de rozamiento interno del terreno. 35 : Angle of internal friction of the ground. 35
: Densidad seca del material del terreno. : Ángulo del paramento del muro con la horizontal. : Dry density of soil material. : Wall angle of the wall with the horizontal.
: Ángulo de rozamiento muro-terreno. : Wall-terrain friction angle.
Ángulo del talud del terreno. CS: Coeficiente de seguridad a vuelco>1 Terrain slope angle. CS: Rollover safety coefficient> 1
5 Por su parte, las variables que intervienen en el proceso son las siguientes: 5 On the other hand, the variables involved in the process are the following:
: Densidad aparente del material del terreno (depende de la humedad) : Bulk density of ground material (depends on humidity)
c: Cohesión del terreno (depende de la humedad) h%: Humedad que contiene el terreno. Sensor de medida (capacitivos, piezómetros, etc.) c: Terrain cohesion (depends on humidity) h%: Humidity that contains the land. Measurement sensor (capacitive, piezometers, etc.)
D: Desplome del muro. Sensor de medida (Clinómetros, medidores desplazamiento, etc.). DP: Desplome permanente, que se mantiene una vez retirada la carga que lo ha producido. Lm: Litros por metro cuadrado en el terreno. Sensor de medida D: Wall crash. Measurement sensor (Clinometers, displacement meters, etc.). DP: Permanent crash, which is maintained once the load that produced it has been removed. Lm: Liters per square meter on the ground. Measurement sensor
15 (Pluviómetro, etc.). 15 (Rain gauge, etc.).
El algoritmo que interviene en este proceso de cálculo de empujes es el siguiente: El empuje activo se resuelve aplicando la teoría de Coulomb. Los valores de la presión horizontal y vertical en un punto del trasdós situado a una profundidad z se The algorithm involved in this process of calculation of thrusts is the following: The active thrust is solved by applying Coulomb's theory. The values of the horizontal and vertical pressure at a point of the transdos located at a depth z are
20 calculan como: 20 calculate as:
Siendo, Being,
z: profundidad del terreno z: depth of ground
- ::
- Ángulo de rozamiento interno del terreno. Angle of internal friction of the ground.
- : :
- Ángulo del paramento del muro con la horizontal. Angle of wall facing with horizontal.
- ::
- Ángulo de rozamiento muro-terreno. Ángulo del talud del terreno. Wall-terrain friction angle. Terrain slope angle.
La deformada elástica en cabeza de muro (flecha) y el giro que producirá el estado de cargas anterior es: The elastic deformation in the wall head (arrow) and the rotation that the previous load state will produce is:
Siendo, Being,
F: Deformada elástica teórica en cabeza de muro, para la presión del terreno. F: Theoretical elastic deformation in wall head, for ground pressure.
: Angulo teórico girado para la presión del terreno. : Theoretical angle rotated for ground pressure.
En las fórmulas anteriores, existen 2 valores que varían en función de la humedad en el terreno, estos son la densidad aparente y la cohesión del material: In the previous formulas, there are 2 values that vary depending on the humidity in the soil, these are the apparent density and cohesion of the material:
Estas 2 funciones dependen de la humedad del terreno y son determinantes para These 2 functions depend on the humidity of the soil and are decisive for
10 conocer cual está siendo el empuje real del terreno en cada instante, por lo que inicialmente se introducirán en el sistema mediante un ajuste de correlación con la humedad, utilizando valores obtenidos mediante ensayos desde el 0% de humedad hasta terreno saturado (Al menos 3 ensayos). 10 to know what the real thrust of the terrain is at each moment, so that they will initially be introduced into the system by adjusting humidity correlation, using values obtained through tests from 0% humidity to saturated ground (At least 3 essays).
En el momento de poner el sistema a funcionar, los sensores comenzarán a At the time of operating the system, the sensors will begin to
15 registrar valores de precipitaciones, humedad del terreno, deformada y giro del muro. Estos valores se compararán continuamente con la deformada elástica teórica (F) y el ángulo de giro ( ), y en función de esta comparación el sistema decide entre varias alternativas: 15 record values of rainfall, soil moisture, deformation and rotation of the wall. These values will be continuously compared with the theoretical elastic deformation (F) and the angle of rotation ( ), and based on this comparison the system decides between several alternatives:
1) La deformada y giro registrados por los sensores son de valores próximos a la 20 teórica (F, 1) The deformation and rotation recorded by the sensors are values close to the theoretical 20 (F,
) para los distintos niveles de humedad registrados. La estructura está comportándose en régimen elástico, deformándose proporcionalmente a los empujes, que varían en función de la humedad como hemos comentado anteriormente. No se ha iniciado el proceso de inestabilidad por vuelco. ) for the different humidity levels recorded. The structure is behaving in an elastic regime, deforming proportionally to the thrusts, which vary depending on the humidity as we have commented previously. The roll unstability process has not started.
2) La deformada y giro registrados por los sensores son valores muy diferentes a los teóricos (F, ) para los distintos niveles de humedad registrados. En este caso, pueden ocurrir 2 cosas: 2) The deformation and rotation recorded by the sensors are very different values from the theoretical ones (F, ) for the different humidity levels recorded. In this case, 2 things can happen:
i. El modelo teórico no se ajusta a la realidad. Se comprobará que sigue un modelo elástico diferente, comparando pares de datos humedaddeformada registrados en instantes diferentes. Si en diferentes instantes las deformadas registradas de un mismo nivel de humedad del terreno son iguales entre sí, el modelo sigue un comportamiento elástico diferente al teórico. Se creará un modelo teórico mediante ajuste de correlación entre la humedad registrada (h%) y la deformación medida (D). i. The theoretical model does not fit reality. It will be verified that it follows a different elastic model, comparing pairs of humidity data recorded at different times. If at different times the recorded deformations of the same level of soil moisture are equal to each other, the model follows an elastic behavior different from the theoretical one. A theoretical model will be created by adjusting the correlation between the recorded humidity (h%) and the measured deformation (D).
ii. Se producen deformaciones (D) mayores en instantes posteriores para los mismos niveles de humedad. Esto es debido a que el muro ha girado para un determinado nivel de humedad (como hemos visto el empuje es función de la humedad del terreno) y se ha producido una deformación permanente (D permanente), aunque posteriormente puede volver a comportarse siguiendo un modelo elástico. En este caso, el sistema avisa al usuario para que tome medidas y compara el desplome permanente con ii. Higher deformations (D) occur in subsequent moments for the same humidity levels. This is due to the fact that the wall has turned for a certain level of humidity (as we have seen the thrust is a function of the humidity of the ground) and there has been a permanent deformation (permanent D), although later it can behave again following a model elastic. In this case, the system alerts the user to take measurements and compares the permanent crash with
el desplome máximo permitido (1) y vuelve a calcular el ajuste por correlación entre la humedad registrada (h%) y la deformación medida (D), teniendo en cuenta la deformación permanente registrada. Si se siguen produciendo nuevas deformaciones permanentes, el sistema sigue actuando, ajustando el modelo de forma iterativa, hasta que la deformación medida por el sensor (D), alcanza el valor del desplome máximo permitido y emite un aviso de emergencia al usuario para que tome medidas urgentes. the maximum allowed collapse (1) and recalculates the adjustment by correlation between the recorded humidity (h%) and the measured deformation (D), taking into account the permanent deformation recorded. If new permanent deformations continue to occur, the system continues to operate, adjusting the model iteratively, until the deformation measured by the sensor (D), reaches the maximum allowed collapse value and issues an emergency warning to the user to take urgent measures.
El desplome máximo permanente es definido por el usuario, y puede ser un valor máximo de DP o un factor de velocidad . Se establece en función de la importancia de la construcción y del nivel de seguridad que se desee alcanzar. The maximum permanent crash is defined by the user, and can be a maximum DP value or a speed factor . It is established based on the importance of the construction and the level of security that you want to achieve.
Entre las ventajas que se obtienen con este sistema cabe destacar que permite controlar la deformación del muro en todo momento, comprobando el comportamiento elástico. En el caso de producirse deformaciones permanentes, se puede actuar sobre las causas que las han producido (falta de mantenimiento de Among the advantages obtained with this system, it is worth mentioning that it allows to control the deformation of the wall at all times, checking the elastic behavior. In the case of permanent deformations, you can act on the causes that have produced them (lack of maintenance of
mechinales, entrada de agua en el trasdós, nuevas sobrecargas que requieren refuerzos, etc.). El sistema ha registrado los valores de humedad para los que se han producido deformaciones permanentes, por lo que estas medidas deben ir encaminadas a garantizar niveles de humedad admisibles. Permite comprobar la mechinales, entrance of water in the trasdós, new overloads that require reinforcements, etc.). The system has registered the humidity values for which permanent deformations have occurred, so these measures must be aimed at guaranteeing permissible humidity levels. Lets check the
5 bondad de las correcciones que se practiquen en el muro para garantizar la estabilidad a vuelco (eliminación de las causas de entrada de agua, drenajes, mantenimiento, etc.), pues el sistema se vuelva a ajustar una vez retornado al comportamiento elástico. 5 Goodness of the corrections that are made in the wall to guarantee the stability to overturn (elimination of the causes of water entry, drainage, maintenance, etc.), because the system is adjusted again after returning to the elastic behavior.
10 La predicción (Am) en este caso de estudio, es el valor de D que se producirá a futuro en función de la frecuencia del nivel de precipitación (Lm), que produce a su vez un nivel de humedad (h%) en el terreno, que afecta a los empujes. Estos empujes pueden producir deformaciones elásticas o deformaciones permanentes, en función de esta humedad. El sistema ha ido registrando los valores de 10 The prediction (Am) in this case study is the value of D that will be produced in the future depending on the frequency of the precipitation level (Lm), which in turn produces a humidity level (h%) in the terrain, which affects the thrusts. These thrusts can produce elastic deformations or permanent deformations, depending on this humidity. The system has been recording the values of
15 deformación permanente que se produce para distintos estados de humedad, por lo que puede estimar el desplome, elástico y permanente, que se produce en un instante t del tiempo teniendo en cuenta la predicción meteorológica por estaciones. 15 permanent deformation that occurs for different states of humidity, so you can estimate the crash, elastic and permanent, that occurs in an instant t of time taking into account the weather forecast by seasons.
Claims (3)
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- una serie de sensores (S1, S2, S3, , Sn) colocados en lugares estratégicos del edificio o de la estructura a controlar, formada por fisurómetros, clinometros, termohigrometros, acelerómetros, tensómetros, a series of sensors (S1, S2, S3,, Sn) placed in strategic places of the building or of the structure to be controlled, consisting of physiometers, clinometers, thermohygrometers, accelerometers, tensometers,
- --
- un nodo central de comunicaciones (NC) constituido por un equipo capaz de procesar los datos recibidos de los sensores y de transmitirlos a un centro a central communications node (NC) consisting of a team capable of processing the data received from the sensors and transmitting them to a center
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100169251A1 (en) * | 2007-05-29 | 2010-07-01 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Or | Monitoring methods and apparatus |
US20120123981A1 (en) * | 2010-08-04 | 2012-05-17 | Graves Spencer B | Software to facilitate design, data flow management, data analysis and decision support in structural health monitoring systems |
US20140361888A1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-11 | Jung-Tang Huang | Solar light-emitting diode lamp wireless sensor device for monitoring structure safety in real-time |
-
2016
- 2016-03-17 ES ES201630316A patent/ES2600452B1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100169251A1 (en) * | 2007-05-29 | 2010-07-01 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Or | Monitoring methods and apparatus |
US20120123981A1 (en) * | 2010-08-04 | 2012-05-17 | Graves Spencer B | Software to facilitate design, data flow management, data analysis and decision support in structural health monitoring systems |
US20140361888A1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-11 | Jung-Tang Huang | Solar light-emitting diode lamp wireless sensor device for monitoring structure safety in real-time |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
RUBIO, A. Una aplicación extremeña que predice daños en edificios. HOY (Extremadura), 12 de febrero de 2016 [en línea], [recuperado el 2017-01-30]. Recuperado de * |
RUBIO, A. Una aplicación extremeña que predice daños en edificios. HOY (Extremadura), 12 de febrero de 2016 [en línea], [recuperado el 2017-01-30]. Recuperado deRUBIO, A. Una aplicación extremeña que predice daños en edificios. HOY (Extremadura), 12 de febrero de 2016 [en línea], [recuperado el 2017-01-30]. Recuperado de * |
Also Published As
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