KR101948850B1 - Electrical Impedance DEVICE AND METHOD FOR Damage MONITORING in SELF-SENSING CONCRETE-BASED STRUCTUREs - Google Patents

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Abstract

자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치는 구조물에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신하는 수신부, 구조물 모니터링 프로그램이 저장된 메모리, 구조물 모니터링 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는 구조물 모니터링 프로그램의 실행에 따라, 수집된 다수의 전기 임피던스 신호에 기초하여 구조물의 손상 진단 여부를 판단하되, 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 기초로 구조물의 손상 진단을 수행한다.An electrical impedance device for damage monitoring of a structure constructed based on self-sensing concrete includes a receiver for receiving an electrical impedance signal transmitted from a structure, a memory for storing a structure monitoring program, and a processor for executing a structure monitoring program, According to the execution of the structure monitoring program, it is judged whether or not the damage of the structure is diagnosed based on a plurality of collected electrical impedance signals. By applying a nonlinear principal component analysis method to the electrical impedance signal, the influence of external environmental variables such as temperature and humidity is minimized Damage diagnosis of structures is performed based on one principal component data.

Description

자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치 및 방법{Electrical Impedance DEVICE AND METHOD FOR Damage MONITORING in SELF-SENSING CONCRETE-BASED STRUCTUREs}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrical impedance device and a method for monitoring damage of a structure constructed based on self-sensing concrete,

본 발명은 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrical impedance device and method for damage monitoring of a structure built on a self-sensing concrete.

콘크리트 구조물의 손상진단 평가 기술은 큰 분류로 접촉식과 비접촉식으로 나눌 수 있다. 콘크리트 구조물의 접촉식 손상진단 평가기술에는 대표적으로 초음파 기법이 있다. 초음파 기법은 초음파 센서를 콘크리트 구조물에 부착해 전기역학적 신호를 계측함으로써 상태를 평가하는 방식이다. 접촉식 센서는 높은 민감도를 자랑하며, 센서 비용이 저렴한 장점이 있는 반면, 센서 자체의 내구성의 문제 및 환경변화에 따른 취득신호의 분석이 어렵다는 문제점이 있다. Damage diagnosis and evaluation technology of concrete structures can be classified into contact type and non-contact type in a large category. Ultrasonic techniques are typically used for evaluation of contact damage diagnosis of concrete structures. The ultrasonic technique is a method of evaluating the state by attaching an ultrasonic sensor to a concrete structure and measuring an electro-dynamic signal. The contact type sensor has a high sensitivity and low cost of the sensor. On the other hand, there is a problem that it is difficult to analyze the acquisition signal due to the durability problem of the sensor itself and the environment change.

비접촉식 손상진단 평가로는 자외선 검사법, 전자기파를 이용한 손상진단 평가 등이 있으나, 데이터 취득이 간편한 장점이 있는 반면 콘크리트 구조물에 적용하기에는 민감도가 낮으며, SHM(Structural Health Monitoring) 목적으로 사용이 어렵다. Ultrasonic testing and evaluation of damage diagnosis using electromagnetic waves are available for the diagnosis of noncontact damage, but it is not easy to apply to concrete structures, and it is difficult to use for the purpose of Structural Health Monitoring (SHM).

이와 같은 방법 외에 자가 센싱 콘크리트를 활용한 전기저항 측정법이 콘크리트 손상 진단에 널리 연구되어 오고 있다. 콘크리트에 전도성을 지닌 섬유 등을 첨가함으로써 자가 센싱이 가능토록 하는 방법이다. In addition to these methods, electrical resistance measurement method using self-sensing concrete has been widely studied for the diagnosis of concrete damage. It is a method to enable self-sensing by adding conductive fiber to concrete.

따라서 별도의 센서를 사용하지 않고 구조물 자체의 응답계측이 가능해진다. 대표적으로 직류전기 신호측정과 교류전기 신호측정이 있으며, 직류전기 신호측정은 구조물에 전하가 쌓여 저항 값이 안정화 되는데 상당한 시간이 소요된다. 이는 실시간 SHM의 목적에 부합하지 않으며, 상대적으로 안정화 시간이 필요 없는 교류전기 측정이 SHM 목적에 부합된다. Therefore, it is possible to measure the response of the structure itself without using a separate sensor. Typically, there is a DC signal measurement and an AC electrical signal measurement, and the measurement of the DC electrical signal takes a considerable time to stabilize the resistance value by accumulating electric charge in the structure. This does not meet the purpose of real-time SHM, and the AC electrical measurement that does not require a relatively stabilization time meets the SHM objective.

이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제 10-1551446호(발명의 명칭: 도전성 섬유를 혼입한 시멘트 복합체의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법)에서는, 시멘트 복합체의 강성을 증가시키는 보강섬유로서 도전성 섬유(또는 전기전도성 섬유)를 시멘트 복합체 내에 혼입하고, 하중, 화재 또는 지진의 외부 환경적 요인에 따른 시멘트 복합체의 응력 변화를 도전성 섬유로부터 검출하여 원격 모니터링할 수 있는 시멘트 복합체의 원격 모니터링 시스템 및 방법을 개시하고 있다.In this connection, in Korean Patent No. 10-1551446 (entitled "Remote monitoring system and method of cement composite incorporating conductive fiber"), conductive fiber (or electroconductive) is used as reinforcing fiber for increasing the rigidity of cement composite Discloses a remote monitoring system and method of a cement composite that can incorporate a fiber into a cement composite and remotely monitor the change in stress of the cement composite due to external environmental factors such as load, fire or earthquake from the conductive fiber.

그러나, 다양한 연구에서 자가센싱 콘크리트 재료를 개발하여 왔으나, 이를 실제 SHM의 목적으로 활용하기 위해서는 실시간 계측 시스템의 개발, 환경영향에 따른 오보 최소화, 추가적으로 본 재료를 구조 부재로써 활용할 수 있도록 추가 연구가 필요한 상황이다.However, in order to utilize the self-sensing concrete material in various studies, it is necessary to develop a real-time measurement system, to minimize misunderstandings due to environmental effects, and to further utilize this material as a structural member It is a situation.

본 발명의 일 실시예는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, SHM 목적을 구현하기 위하여 실시간으로 계측된 전기 임피던스 신호를 머신 러닝(Machine Learning) 기반의 손상진단 알고리즘을 통해 처리함으로써, 주변 환경영향성을 배제한 손상 정보만을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to solve the problems of the prior art described above. In order to realize the object of the SHM, the electrical impedance signal measured in real time is processed through a machine learning based damage diagnosis algorithm, We want to provide only damage information excluding environmental impact.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치는 구조물에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신하는 수신부, 구조물 모니터링 프로그램이 저장된 메모리, 구조물 모니터링 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되, 프로세서는 구조물 모니터링 프로그램의 실행에 따라, 수집된 다수의 전기 임피던스 신호에 기초하여 구조물의 손상 진단 여부를 판단하되, 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 기초로 구조물의 손상 진단을 수행한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrical impedance apparatus for monitoring damage of a structure built on a self-sensing concrete according to an aspect of the present invention includes a receiver for receiving an electrical impedance signal transmitted from a structure, A memory for storing a monitoring program and a processor for executing a structure monitoring program, wherein the processor judges whether or not the damage of the structure is diagnosed based on a plurality of collected electrical impedance signals in accordance with the execution of the structure monitoring program, The nonlinear principal component analysis method is applied to diagnose the damage of the structure based on the principal component data which minimizes the influence of external environment variables such as temperature and humidity.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 방법은 구조물에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신하는 단계; 수신된 전기 임피던스 신호를 수집하여 학습 데이터를 생성하되, 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 기초로 학습 데이터를 생성하는 단계; 및 새롭게 입력된 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용한 후 학습 데이터와의 비교결과에 기초하여 구조물의 손상 진단을 수행하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electrical impedance method for damage monitoring of a structure built on a self-sensing concrete, comprising: receiving an electrical impedance signal transmitted from a structure; Generating learning data based on principal component data that minimizes the influence of temperature and humidity, which are external environmental variables, by applying a nonlinear principal component analysis method to the electrical impedance signal by collecting the received electrical impedance signal to generate learning data; And applying a nonlinear principal component analysis method to the newly input electrical impedance signal and then performing a damage diagnosis of the structure based on the comparison result with the learning data.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 머신 러닝 기반의 손상진단 알고리즘을 통하여, 최종적으로 주변 환경영향을 배제한 손상 정보만을 실시간으로 사용자에게 전달할 수 있다. 즉, 용이치 않았던 콘크리트 구조물의 SHM을 궁극적으로 구현할 수 있으며, 특히 자가센싱 콘크리트가 구조부재로 직접적으로 활용되는 장점을 갖는다. According to any one of the above-mentioned objects of the present invention, only damage information excluding the influence of the surrounding environment can be finally delivered to the user through the machine learning-based damage diagnosis algorithm. In other words, the SHM of the concrete structure which can not be used can be ultimately realized, and in particular, the self-sensing concrete has an advantage that it is directly used as the structural member.

또한 추가적인 센서의 매립이나 부착이 요구되지 않으므로 이와 관련한 유지관리가 필요하지 않은 장점을 지닌다.In addition, there is no need for additional maintenance or maintenance since additional sensors are not required to be buried or attached.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치의 구성도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 여부를 모니터링하는 방법을 설명하기위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주성분 분석 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 및 습도에 따른 전기 임피던스의 변화를 분석하기 위한 저항 값 및 리액턴스 값을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 휨 실험에 대한 힘-변위 곡선(Force-Displacement curve)을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 5의 구조물 손상 별 전기 임피던스의 변화를 분석하기 위한 저항 값 및 리액턴스 값을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주성분 데이터에 기초하여 생성된 통계적 모델에 기초하여 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차와 임계값과의 비교결과를 나타낸 도면이다.
1 is a configuration diagram of an electrical impedance device for damage monitoring of a structure built on a self-sensing concrete according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are flowcharts for explaining a method for monitoring damage of a structure built on a self-sensing concrete according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining the concept of a principal component analysis method according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a resistance value and a reactance value for analyzing a change in electrical impedance according to temperature and humidity according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a force-displacement curve for a bending test of a structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a resistance value and a reactance value for analyzing the change of the electrical impedance of the structure damage in FIG.
7 is a diagram showing a difference in distance between input data and learning data based on a statistical model generated based on principal component data according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a comparison result of the distance difference between the input data and the learning data of FIG. 7 and the threshold value.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description in the drawings are omitted, and like parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification. In the following description with reference to the drawings, the same reference numerals will be used to designate the same names, and the reference numerals are merely for convenience of description, and the concepts, features, and functions Or the effect is not limited to interpretation.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when a component is referred to as " comprising ", it is understood that it may include other components as well as other components, But do not preclude the presence or addition of a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, or a combination thereof.

본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 ‘모듈’이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.Herein, the term " part " or " module " means a unit realized by hardware or software, a unit realized by using both, and a unit realized by using two or more hardware Or two or more units may be realized by one hardware.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an electrical impedance device for damage monitoring of a structure built on a self-sensing concrete according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치(1)는 구조물(100)에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신하는 수신부(10), 구조물 모니터링 프로그램이 저장된 메모리(20), 구조물 모니터링 프로그램을 실행하는 프로세서(30)를 포함한다. 프로세서(30)는 구조물 모니터링 프로그램의 실행에 따라, 수집된 다수의 전기 임피던스 신호에 기초하여 구조물(100)의 손상 진단 여부를 판단하되, 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 기초로 구조물(100)의 손상 진단을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 1, an electrical impedance device 1 for damage monitoring of a structure built on a self-sensing concrete includes a receiver 10 for receiving an electrical impedance signal transmitted from the structure 100, a structure monitoring program A memory 20, and a processor 30 for executing a structure monitoring program. The processor 30 determines whether or not the structure 100 is damaged based on the collected plurality of electrical impedance signals according to the execution of the structure monitoring program, and applies a nonlinear principal component analysis method to the electrical impedance signal, The damage diagnosis of the structure 100 can be performed based on the principal component data that minimizes the influence of temperature and humidity.

따라서, 본 발명의 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치는 센서의 매립 혹은 부착 없이 실시간으로 전기 임피던스를 계측 및 분석할 수 있다. 또한, 사용자에게 실시간으로 온도 및 습도에 따른 외부환경변화와 관계없이 균열 발생 여부에 따른 손상 정보만을 전달하기 때문에 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치의 오보를 최소한다는 효과가 있다.Accordingly, the electrical impedance device for damage monitoring of a structure constructed based on the self-sensing concrete of the present invention can measure and analyze the electrical impedance in real time without embedding or attaching the sensor. In addition, since the damage information according to the occurrence of cracks is transmitted to the user regardless of the change in the external environment according to temperature and humidity in real time, it is effective to minimize the misunderstanding of the electric impedance device for damage monitoring of the structure.

먼저, 전기 임피던스를 계측하는 방법에 대하여 설명하도록 한다. First, a method of measuring the electrical impedance will be described.

구체적으로, 수신부(10)는 자가 센싱 회로(110)를 통해 구조물(100)에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 구조물(100)은 신호계측 센서로서 활용이 가능한 자가센싱 콘크리트를 의미한다. 일 예로, 콘크리트 혼합물의 조합은 무게기준으로 시멘트 양의 비례하는 만큼 혼합되고, 콘크리트는 전도성과 강성을 높여 줄 강 섬유를 혼합하여 양생될 수 있다. 즉, 콘크리트의 단면에 구비되는 철들이 강 섬유로서 전기가 흐르는 통로가 되며, 콘크리트의 전도성을 높일뿐 아니라 강성을 높여주는 역할을 한다.Specifically, the receiving unit 10 may receive the electrical impedance signal transmitted from the structure 100 through the self-sensing circuit 110. [ Here, the structure 100 means a self-sensing concrete that can be utilized as a signal measurement sensor. For example, the combination of the concrete mixture may be mixed in proportion to the amount of cement on a weight basis, and the concrete may be cured by mixing steel fibers to increase the conductivity and stiffness. That is, the steel provided on the cross section of the concrete becomes a channel through which electricity flows as steel fibers, thereby enhancing the conductivity of the concrete and enhancing the rigidity thereof.

또한, 콘크리트의 전기 임피던스를 측정하기 위해서는 비전도성인 콘크리트의 전도성을 부여해야 한다. 도1에 도시된 바와 같이, 구조물(100)은 섬유보강 시멘트 복합재료가 보강되어있는 강섬유(예를 들어, 스틸(Steel) 혹은 구리(copper))가 돌출되게 설계될 수 있으며, 돌출된 전극을 통해서 전기 임피던스를 계측할 수 있다. 계측에 사용되는 입력(Input) 신호는 주파수 스위핑(Frequency sweeping)을 활용한다. 이어서, 출력(Input) 신호를 통해서 전기 임피던스 신호를 계측함으로써 다양한 주파수에서 많은 특성과 특징 변화를 확인할 수 있다.In order to measure the electrical impedance of the concrete, the conductivity of the nonconductive adult concrete should be given. 1, the structure 100 may be designed to protrude a steel fiber (e.g., steel or copper) reinforced with a fiber-reinforced cement composite material, The electric impedance can be measured. The input signal used in the measurement utilizes frequency sweeping. Then, by measuring the electrical impedance signal through the input signal, many characteristics and characteristic changes can be confirmed at various frequencies.

예시적으로 먼저, 자가 센싱 회로(110, Self-sensing circuit)를 통해서 섬유보강 시멘트 복합재료의 정전용량 값을 측정하고 전기 응답(Electrical response)를 계산하는데 사용되는 자가 센싱 스킴(Self-sensing scheme)을 계산한다. 계산 과정은 아래의 수학식 1과 같다.Illustratively, a self-sensing scheme is used to measure the capacitance of a fiber-reinforced cementitious composite through a self-sensing circuit 110 and to calculate an electrical response. . The calculation procedure is shown in Equation 1 below.

<수학식1>&Quot; (1) &quot;

Figure 112017045617050-pat00001
Figure 112017045617050-pat00001

CC, vc, vi, vo, i, Cr은 각각 섬유보강 시멘트 복합재료의 정전용량, 전압, 입력 전압, 출력 전압, 출력 전류, 레퍼런스(Reference)의 정전용량을 나타내고, τ는 단기주기를(short time term) 의미한다. 전압의 미분 값과 교류전압, 각속도를 나타낸다.C C, v c, v i, v o, i, C r represents the capacitance of the capacitance, voltage, input voltage, output voltage, output current, and reference (Reference) of each fiber-reinforced cement composite material, τ is It means a short time term. The differential value of the voltage, the AC voltage, and the angular velocity.

이어서, 수학식1을 통해 구한 자가 센싱 스킴을 통해서 입력 파형(Input Waveform)을 사용해 전기 임피던스를 계측한다. 계측 과정은 아래의 수학식 2와 같다.Then, the electrical impedance is measured using an input waveform through the self-sensing scheme obtained through Equation (1). The measurement process is shown in Equation 2 below.

<수학식2>&Quot; (2) &quot;

Figure 112017045617050-pat00002
Figure 112017045617050-pat00002

프로세서(30)는 주성분 데이터를 기초로 학습 데이터를 생성하고, 새롭게 입력된 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용한 후 학습 데이터와의 비교결과에 기초하여 구조물(100)의 손상 진단을 수행할 수 있다.The processor 30 generates learning data based on the principal component data, applies a nonlinear principal component analysis method to the newly inputted electrical impedance signal, and then performs damage diagnosis of the structure 100 based on the comparison result with the learning data have.

프로세서(30)는 전기 임피던스 신호에 대하여 낮은 차원의 데이터를 고차원으로 변환시키는 비선형 변환함수를 적용하고, 변환된 고차원 데이터를 이용해 공분산 행렬을 생성하고, 공분산 행렬에 기초하여 고유값 문제를 구성하고, 고유값 문제에 소정의 커널함수를 적용하여 고유값, 고유벡터 및 비선형 주성분을 획득할 수 있다.The processor 30 applies a nonlinear transform function for transforming low-dimensional data to a high-dimensional transform for the electrical impedance signal, generates a covariance matrix using the transformed high-dimensional data, constructs an eigenvalue problem based on the covariance matrix, The eigenvalue problem can be solved by applying a predetermined kernel function to obtain eigenvalues, eigenvectors, and nonlinear principal components.

프로세서(30)는 입력된 주성분 데이터에 기초하여 극값분포(Generalized Extreme Value Distribution, GEV)를 따르는 통계적 모델을 생성하고, 통계적 모델에 기초하여 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차와 임계값과의 비교 결과에 기초하여 손상 여부를 진단할 수 있다.The processor 30 generates a statistical model that conforms to the Generalized Extreme Value Distribution (GEV) based on the inputted principal component data, and compares the difference between the input data and the learning data and the threshold value based on the statistical model It is possible to diagnose whether or not it is damaged.

구체적으로, 섬유보강 시멘트 구조물(100)에 손상이 없을 때 측정된 데이터들로부터의 특성을 추출하고, 이들에 대해 GEV 분포를 따르는 통계적 모델을 생성한다. 이어서, 추정된 확률모델의 누적밀도함수(Cumulative Density Function, CDF)를 계산한 후, 계산된 CDF를 이용해 신뢰구간을 설정한다. 이때, 해당 신뢰도를 가지는 값이 임계값으로 설정된다.Specifically, characteristics are extracted from the measured data when there is no damage to the fiber-reinforced cement structure 100, and a statistical model is generated for them that follows the GEV distribution. Then, the cumulative density function (CDF) of the estimated probability model is calculated, and the confidence interval is set using the calculated CDF. At this time, a value having the reliability is set as a threshold value.

또한, 프로세서(30)는 입력 데이터(test data)의 손상 지수(damage index)가 임계값을 초과하면 손상이 발생한 것으로 인지할 수 있다. 이때, 손상 지수는 주성분 분석 방법을 통해서 획득한 주성분 데이터를 고차원으로 변형시킨 후 정사영시킨 입력 데이터와 훈련 데이터(training data)간의 거리차를 의미한다. 이에 대한 상세한 설명은 수학식 12 내지 14, 도 7 및 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.In addition, the processor 30 may recognize that a damage has occurred when the damage index of the test data exceeds a threshold value. In this case, the damage index means a difference in distance between input data and training data obtained by transforming principal component data obtained through principal component analysis into higher dimensional data. A detailed description thereof will be described later with reference to equations (12) to (14), (7) and (8).

일 예로, 프로세서(30)는 구조물(100)에서 전송된 다수의 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 생성하고, 이를 기초로 학습 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 구조물(100)에 손상이 발생할 경우 프로세서(30)는 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차를 산출하고, 거리차와 임계값을 비교하여 초과할 경우 구조물(100)에 손상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.For example, the processor 30 applies the non-linear principal component analysis method to a plurality of electrical impedance signals transmitted from the structure 100 to generate principal component data minimizing the influence of temperature and humidity, and generates learning data based on the generated principal impedance data can do. Accordingly, when damage occurs to the structure 100, the processor 30 calculates a distance difference between the input data and the learning data, compares the distance difference with the threshold value, and judges that the structure 100 is damaged when the structure 100 is damaged .

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 여부를 모니터링하는 방법을 설명하고자 한다.Hereinafter, a method for monitoring damage of a structure built on a self-sensing concrete according to another embodiment of the present invention will be described.

상술한 도 1에 도시된 구성 중 동일한 기능을 수행하는 구성의 경우 설명을 생략하기로 한다.The description of the configuration shown in FIG. 1 for performing the same function will be omitted.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 여부를 모니터링하는 방법을 설명하기위한 순서도이다.FIGS. 2A to 2C are flowcharts for explaining a method for monitoring damage of a structure built on a self-sensing concrete according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 여부를 모니터링하는 방법은 구조물(100)에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신하는 단계(S110), 수신된 전기 임피던스 신호를 수집하여 학습 데이터를 생성하되, 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 기초로 학습 데이터를 생성하는 단계(S120) 및 새롭게 입력된 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용한 후 학습 데이터와의 비교결과에 기초하여 구조물의 손상 진단을 수행하는 단계(S130)를 포함한다.Referring to FIG. 2A, a method for monitoring the damage of a structure built on the basis of the self-sensing concrete of the present invention includes receiving an electrical impedance signal transmitted from the structure 100 (S110), receiving the received electrical impedance signal (S120) of generating learning data based on principal component data that minimizes the influence of temperature and humidity, which are external environmental variables, by applying a nonlinear principal component analysis method to the electrical impedance signal, And a step (S130) of performing damage diagnosis of the structure based on the comparison result with the learning data after applying the nonlinear principal component analysis method to the electrical impedance signal.

도 2b를 참조하면, 학습 데이터를 생성하는 단계(S120)는 전기 임피던스 신호에 대하여 낮은 차원의 데이터를 고차원으로 변환시키는 비선형 변환함수를 적용하는 단계(S121), 변환된 고차원 데이터를 이용해 공분산 행렬을 생성하는 단계(S122), 공분산 행렬에 기초하여 고유값 문제를 구성하는 단계(S123) 및 고유값 문제에 소정의 커널함수를 적용하여 고유값, 고유벡터 및 비선형 주성분을 획득하는 단계(S124)를 포함한다.Referring to FIG. 2B, the step of generating learning data S120 includes applying a nonlinear transform function for transforming low-dimensional data to a high-dimensional transform for the electrical impedance signal (S121), transforming the covariance matrix using the transformed high- (S123) of constructing an eigenvalue problem based on the covariance matrix, and a step (S124) of obtaining eigenvalues, eigenvectors and nonlinear principal components by applying a predetermined kernel function to the eigenvalue problem .

도 2c를 참조하면, 구조물의 손상 진단을 수행하는 단계(S130)는 주성분 데이터에 기초하여 극값분포(Generalized Extreme Value Distribution, GEV)를 따르는 통계적 모델을 생성하는 단계(S131) 및 통계적 모델에 기초하여 새롭게 입력된 전기 임피던스 신호와 학습 데이터간의 거리차와 임계값과의 비교 결과에 기초하여 손상 여부를 진단하는 단계(S132)를 포함한다.Referring to FIG. 2C, step S 130 of performing damage diagnosis of a structure includes generating a statistical model following a generalized extreme value distribution (GEV) based on principal component data (S 131) and based on a statistical model (S132) diagnosing damage based on a result of comparison between a distance difference between the newly input electrical impedance signal and the learning data and a threshold value.

이하에서는 주성분 분석 방법을 이용하여 온도 및 습도의 외부 환경영향에 의한 전기적 신호를 배제하고, 구조물(100)의 상태(균열)변화에 대한 전기적 변화만을 추출하는 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of excluding electrical signals due to external environmental influences of temperature and humidity by using a principal component analysis method and extracting only electrical changes of a state (crack) change of the structure 100 will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주성분 분석 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining the concept of a principal component analysis method according to an embodiment of the present invention.

여기서, 주성분 분석 방법은 다수의 변수를 소수의 요인으로 줄이는 것으로서, 다수의 변수간의 변화가 적은 수를 주성분으로 정의하는 것을 의미한다.Here, the principal component analysis method is to reduce a large number of variables to a small number of factors, which means that a small number of changes among a plurality of variables is defined as a principal component.

전기 임피던스는 상태변화에 따라 변화하지만 환경적인 영향인 온도, 습도 변화에 있어서도 변화하는 양상을 가진다. 이러한 임피던스의 민감도는 실제 구조물(100)의 즉각적인 임피던스 계측에 있어서 오경보(false alarm)를 발생시킨다. 이러한 오경보를 줄이기 위해서 비선형 주성분 분석 기법을 사용해 데이터 정규화를 할 수 있다.Electrical impedance varies with the state change, but it also changes with the temperature and humidity change which are environmental influences. The sensitivity of this impedance causes a false alarm in the instantaneous impedance measurement of the actual structure 100. To reduce these false alarms, data normalization can be performed using nonlinear principal component analysis techniques.

즉, 주성분 분석 기법은 도 3에 도시된 바와 같이, 낮은 차원의 데이터를 고차원으로 변환시킨 후 변환된 데이터의 평균이 0이 되도록 한다. 이러한 과정을 거친 계측된 임피던스 데이터들은 비선형관계에서 고차원의 공간으로 확장시켜 선형으로 가정할 수 있으므로, 주성분 분석을 할 수 있다. That is, as shown in FIG. 3, the principal component analysis technique transforms low-dimensional data into high-dimensional data, and then the average of the transformed data is zero. The measured impedance data that has undergone this process can be assumed to be linear by extending from a nonlinear relationship to a higher dimensional space, and thus can perform principal component analysis.

먼저, 프로세서(30)는 주성분 분석을 실시하기 위하여 낮은 차원의 데이터를 고차원으로 변환시키는 비선형 변환함수인 아래의 수학식 3을 적용한다.First, the processor 30 applies the following Equation 3, which is a nonlinear transform function for transforming low-dimensional data to high-dimensional in order to perform principal component analysis.

<수학식3>&Quot; (3) &quot;

Figure 112017045617050-pat00003
Figure 112017045617050-pat00003

이어서, 프로세서(30)는 변환된 고차원 데이터를 이용해 수학식4와 같이 공분산 행렬을 생성한다. Then, the processor 30 generates a covariance matrix as shown in Equation (4) using the converted high-dimensional data.

<수학식4>&Quot; (4) &quot;

Figure 112017045617050-pat00004
Figure 112017045617050-pat00004

이때, ρ(xj)는 비선형 특성벡터를 변환함수를 통해 변환시킨 것이며, 변환된 데이터를 이용해 공분산 행렬M2를 도출할 수 있다.At this time, ρ (x j ) is the nonlinear characteristic vector converted through the transform function, and the covariance matrix M 2 can be derived using the transformed data.

다음으로, 프로세서(30)는 공분산 행렬에 기초하여 수학식5와 같이, 고유값 문제를 구성한다. Next, the processor 30 constructs the eigenvalue problem, as shown in equation (5), based on the covariance matrix.

<수학식5>Equation (5)

Figure 112017045617050-pat00005
Figure 112017045617050-pat00005

여기서, λ와 c은 각각 고유값과 그에 해당하는 고유벡터이다. 또한 c은 위에서 언급한 고차원의 데이터를 확장시켜 선형으로 가정할 수 있으며, 아래의 수학식6과 같이, ρ(xj)의 선형적인 다항식으로 표현이 가능하다. (i=1, …,N)Here, lambda and c are eigenvalues and corresponding eigenvectors, respectively. Also, c can be assumed to be linear by extending the above-mentioned high dimensional data, and can be represented by a linear polynomial of p (x j ) as shown in Equation (6) below. (i = 1, ..., N)

<수학식6>&Quot; (6) &quot;

Figure 112017045617050-pat00006
Figure 112017045617050-pat00006

여기서, αi는 미지의 계수이고, 위의 수학식6의 양변에 ρ(xj)T 를 곱하면, 아래의 수학식7과 같은 또 다른 고유값 문제를 얻는다.Here,? I is an unknown coefficient, and multiplying both sides of Equation (6) by? (X j ) T yields another eigenvalue problem as shown in Equation (7) below.

<수학식7>&Quot; (7) &quot;

Figure 112017045617050-pat00007
Figure 112017045617050-pat00007

여기서,

Figure 112017045617050-pat00008
이고, 공분산 행렬
Figure 112017045617050-pat00009
으로 정의된다. here,
Figure 112017045617050-pat00008
, And the covariance matrix
Figure 112017045617050-pat00009
.

다음으로, 프로세서(30)는 고유값 문제에 수학식8과 같이 소정의 커널함수 적용하여, 고유값, 고유벡터 및 비선형 주성분을 획득할 수 있다. 수학식7의 두 변환함수 ρ(xi)와 ρ(xj)는 비선형 변환이 가능하고, Mercer의 정리에 의해 커널(Kernel) 함수k(xi, xj)로 대체해 쉽게 계산할 수 있다.Next, the processor 30 may apply a predetermined kernel function to the eigenvalue problem, as shown in equation (8), to obtain eigenvalues, eigenvectors, and nonlinear principal components. The two transformation functions ρ (x i ) and ρ (x j ) in Eq. 7 are nonlinear transformations and can easily be calculated by Mercer's theorem by replacing them with kernel functions k (x i , x j ) .

<수학식8>&Quot; (8) &quot;

Figure 112017045617050-pat00010
Figure 112017045617050-pat00010

여기서, 커널 함수 중 가우시안 커널(Gaussian kernel)을 이용하며, ρ는 가우시안 너비(Gaussian Width)로 사용자가 정의해야 하는 상수이다.Here, a Gaussian kernel is used as a kernel function, and ρ is a constant that must be defined by a user with a Gaussian width.

또한, p개의 고유값에 해당하는 고유벡터를 수학식9와 같이,정규화 한다.Also, an eigenvector corresponding to p eigenvalues is normalized as shown in Equation (9).

<수학식9>&Quot; (9) &quot;

Figure 112017045617050-pat00011
Figure 112017045617050-pat00011

여기서, λk와 αk는 각각 수학식7에서 얻은 k번째 고유값과 고유벡터이다. 마지막으로, 특성벡터 xi의 k번째 비선형 주성분 요소는 xj를 k번째 고유벡터에 정사영시킴으로써 수학식10을 도출한다.Here, lambda k and alpha k are the kth eigenvalue and the eigenvector respectively obtained from Equation (7). Finally, the k-th non-linear principal component element of the feature vector x i derives the equation (10) by the orthogonal projection x j to k-th eigenvector.

<수학식10>&Quot; (10) &quot;

Figure 112017045617050-pat00012
Figure 112017045617050-pat00012

여기서, KPCk(xj)와 (αk)i, ck는 각각 커널 주성분 분석을 통해 얻어진 특성벡터 xi의 k번째 비선형 주성분, 고유값 및 고유벡터를 의미한다. 또한, k(xi, xj)는 선택된 커널함수이다. 비선형 변환 함수 ρ(ㆍ)를 이용할 경우 변환한 데이터의 평균을 0으로 정규화 시키면 K행렬을 보다 쉽계 계산하고, 이를 수학식11과 같이, K*로 정의할 수 있다. K*행렬을 기존의 K행렬 대신 사용하면 보다 효율적으로 비선형 주성분 분석을 할 수 있다.Here, KPC k (x j ) and ( k ) i , c k mean the kth nonlinear principal component, eigenvalue and eigenvector of the feature vector x i obtained through kernel principal component analysis, respectively. Also, k (x i , x j ) is the selected kernel function. When the nonlinear transform function ρ (.) Is used, the K matrix is more easily calculated by normalizing the average of the transformed data to 0, which can be defined as K * as shown in Equation (11). The use of the K * matrix instead of the existing K matrix allows more efficient nonlinear principal component analysis.

<수학식11>Equation (11)

Figure 112017045617050-pat00013
Figure 112017045617050-pat00013

이어서, 프로세서(30)는 입력된 주성분 데이터에 기초하여 극값분포(Generalized Extreme Value Distribution, GEV)를 따르는 통계적 모델을 생성한다. The processor 30 then generates a statistical model that follows the Generalized Extreme Value Distribution (GEV) based on the input principal component data.

먼저, 비선형 주성분 분석을 기반으로 손상진단하기 위해서는 통계적 기법을 활용하여 임계값을 산정해야 한다. 극값분포의 Gumbel과 Frechet, Weibull 세 분포를 한 가지 분포로 일반화한 극값분포 및 각 분포는 아래의 수학식12 및 수학식13과 같다.First, to diagnose damage based on nonlinear principal component analysis, the threshold value should be calculated by using statistical technique. The extreme value distributions and the angular distributions obtained by generalizing the Gumbel, Frechet and Weibull distributions of the extreme value distribution as one distribution are as shown in the following equations (12) and (13).

<수학식12>&Quot; (12) &quot;

Figure 112017045617050-pat00014
Figure 112017045617050-pat00014

<수학식13>&Quot; (13) &quot;

Figure 112017045617050-pat00015
Figure 112017045617050-pat00015

여기서, k와δ, β는 각각 극값분포의 위치(location)와 스케일(scale), 형태(shape) 매개변수이다. 그리고 일반화된 극값분포의μ와 σ, γ는 각각 확률분포의 위치와 스케일, 형태 매개변수를 나타낸다. Gumbel과 Frechet, Weibull분포는 이 매개변수들의 조합으로 모두 표현될 수 있다.Where k and δ are the location, scale and shape parameters of the extremum distribution, respectively. And the generalized extreme values of μ, σ, and γ represent the position, scale, and shape parameters of the probability distribution, respectively. Gumbel, Frechet, and Weibull distributions can all be represented by a combination of these parameters.

FRCCs(Fiber-reinforced Cementitious Composites)에 손상이 없을 때 측정된 데이터들로부터의 특성을 추출하고, 이들에 대해 GEV 분포를 따르는 통계적 모델을 생성한다. 이어서, 추정된 확률모델의 누적밀도함수 (Cumulative Density Function, CDF)를 계산한 후, 계산된 CDF를 이용해 신뢰구간을 설정한다. 마지막으로, 해당 신뢰도를 가지는 값을 임계값으로 설정한다.Extracts characteristics from measured data when fiber-reinforced cementitious composites (FRCCs) are not damaged and generates statistical models that follow the GEV distribution for them. Then, the cumulative density function (CDF) of the estimated probability model is calculated, and the confidence interval is set using the calculated CDF. Finally, a value having the reliability is set as a threshold value.

다음으로, 프로세서(30)는 통계적 모델에 기초하여 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차와 임계값과의 비교 결과에 기초하여 손상 여부를 진단할 수 있다.Next, based on the statistical model, the processor 30 can diagnose the damage based on the comparison result of the distance difference between the input data and the learning data and the threshold value.

입력 데이터의 손상 지수(damage index)가 임계값을 초과하면 손상이 발생한 것으로 인지할 수 있다. 수학식14와 같이, 손상 지수는 주성분 분석을 통해서 데이터를 고차원으로 변형시킨 후 정사영 시킨 입력 데이터와 학습 데이터의 최소거리로 정의된다. If the damage index of the input data exceeds the threshold value, it can be recognized that the damage has occurred. As shown in Equation (14), the damage index is defined as the minimum distance between the input data and the training data obtained by vertically transforming the data through the principal component analysis.

<수학식14>&Quot; (14) &quot;

Figure 112017045617050-pat00016
Figure 112017045617050-pat00016

여기서,

Figure 112017045617050-pat00017
은 i번째 주성분 축 위에 정사영시킨 j번째 입력 데이터, l번째 학습 데이터를 의미한다. 이와 같은 머신 러닝 기반의 신호 처리를 통해 온도, 습도 등 환경영향에 의한 전기적 신호를 배제한 오직 상태변화만의 전기적 변화를 추출한다.here,
Figure 112017045617050-pat00017
Denotes the j-th input data and the l-th learning data orthogonalized on the i-th principal component axis. Through such machine learning based signal processing, only electrical changes of state are extracted, excluding electrical signals due to environmental influences such as temperature and humidity.

이하에서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화하는 방법에 대해서 실험 결과를 통해 좀 더 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 8, a method for minimizing the influence of temperature and humidity, which are external environmental variables, by applying a nonlinear principal component analysis method to an impedance signal according to an embodiment of the present invention will be described. This will be described in detail.

실험 구성은 온도, 습도 영향성을 배제하기 위한 실험 셋업과 균열 발생에 따른 전기 임피던스 변화를 계측하기 위한 실험 셋업으로 구성하였다. 실험에 사용된 자가센싱 콘크리트는 위에서 명시한 섬유보강 시멘트 복합재료를 사용하였다. Experimental setup consisted of experimental setup to exclude temperature and humidity influences and experimental setup to measure electrical impedance change due to cracking. The self - sensing concrete used in the experiment was the fiber - reinforced cement composite material described above.

또한, 온도, 습도에 따른 전기 임피던스의 변화를 분석하기 위하여 표 1과 같은 조건으로 실험을 진행하였다. 온도, 습도의 영향에 따른 전기 임피던스 값은 복소수로 표현이 되는데, 그 중 실수부분은 저항 값을 대표하고 허수부분은 리액턴스 값을 대표한다.In order to analyze the change of electrical impedance according to temperature and humidity, experiments were conducted under the same conditions as in Table 1. The electric impedance value according to the influence of temperature and humidity is represented by a complex number, of which the real part represents the resistance value and the imaginary part represents the reactance value.

<표 1><Table 1>

Figure 112017045617050-pat00018
Figure 112017045617050-pat00018

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 및 습도에 따른 전기 임피던스의 변화를 분석하기 위한 저항 값 및 리액턴스 값을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 4의 (a)는 온도 및 습도 변화에 따른 저항 값의 변화를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 리액턴스 값의 변화를 나타낸 것이다.4 is a graph showing a resistance value and a reactance value for analyzing a change in electrical impedance according to temperature and humidity according to an embodiment of the present invention. That is, Fig. 4 (a) shows the change of the resistance value according to the temperature and humidity change, and Fig. 4 (b) shows the change of the reactance value.

이때 다양한 주파수(Frequency)의 응답을 분석하기 위하여 주파수 스위핑(Frequency sweeping)을 사용하였고, 실제로 저항 및 리액턴스의 변화 양상은 가진 주파수에 따라 상이하게 나타나므로 이는 이어지는 머신 러닝 과정에서 보다 많은 정보를 학습할 수 있는 장점이 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 온도 및 습도에 의하여 임피던스는 매우 민감하게 변화한다. 특히, 습도에 의한 전기 임피던스의 변화보다는 온도에 의한 전기 임피던스의 변화 값이 지배적인 것을 확인 할 수 있다.In this case, frequency sweeping is used to analyze various frequency responses. In fact, since the change in resistance and reactance varies depending on the frequency of the excitation, it is possible to learn more information in the subsequent machine learning process There are advantages to be able to. As shown in Fig. 4, the impedance varies very sensitively due to temperature and humidity. Particularly, it can be confirmed that a change value of electric impedance due to temperature is dominant rather than a change of electric impedance due to humidity.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 휨 실험에 대한 힘-변위 곡선(Force-Displacement curve)을 나타낸 그래프이다. 도 6은 도 5의 구조물 손상 별 전기 임피던스의 변화를 분석하기 위한 저항 값 및 리액턴스 값을 나타낸 그래프이다.5 is a graph illustrating a force-displacement curve for a bending test of a structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing a resistance value and a reactance value for analyzing the change of the electrical impedance of the structure damage in FIG.

손상에 따른 전기 임피던스 변화를 확인하기 위하여 국제시험장비(Universal Testing Machine, UTM)을 활용, 3점법 휨 실험을 통해 실시하였다. In order to confirm the change of electrical impedance due to the damage, a three - point bending test was carried out using a universal testing machine (UTM).

도 5에 도시된 바와 같이, 휨 실험에 대한 힘-변위 곡선은 4개의 상태변화로 나뉘며, 탄성 구간(닫힘 균열), 비탄성 구간(초기 열림 균열) 항복구간(다중 균열) 및 파괴구간으로 실험을 진행하였다. As shown in FIG. 5, the force-displacement curve for the bending test is divided into four state changes, and the experiment is performed with the elastic section (closed crack), the inelastic section (initial open crack) yielding section (multiple cracking) .

도 6은 도 5의 손상에 따른 전기 임피던스 변화 값의 결과를 도시한 것이며, 손상에 따른 전기 임피던스 값은 온도, 습도 변화에서 사용한 저항 값과 리액턴스 값을 사용하였다. 즉, 도 6의 (a)는 상태변화에 따른 저항 값의 변화를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 리액턴스 값의 변화를 나타낸 것이다.FIG. 6 shows the result of the electrical impedance change according to the damage shown in FIG. 5, and the electrical impedance value according to the damage is the resistance value and the reactance value used for the temperature and humidity change. That is, FIG. 6A shows the change of the resistance value with the state change, and FIG. 6B shows the change of the reactance value.

실험 결과, 도6에 도시된 바와 같이 주파수 스위핑을 통해서 50~100Hz 구간에서 다양한 전기 임피던스 값을 확인할 수 있었다. 특히, 균열에 의한 임피던스 변화량 보다 온도에 따른 임피던스 변화량이 지배적임을 알 수 있고, 이는 앞서 설명한 바와 같이 균열정보만을 추출해내는데 방해요소로 작용하게 된다.As a result of the experiment, various electrical impedance values can be confirmed in the interval of 50 to 100 Hz through frequency sweeping as shown in FIG. Particularly, it can be seen that the impedance variation according to temperature is dominant rather than the impedance change due to the crack, and this is an obstacle to extracting only the crack information as described above.

따라서, 온도 및 습도에 따른 환경 영향을 배제하고 균열의 영향만을 추출해내기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 모니터링 프로그램을 적용한다. Therefore, a structure monitoring program according to an embodiment of the present invention is applied in order to eliminate environmental influences due to temperature and humidity and extract only the influence of cracks.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주성분 데이터에 기초하여 생성된 통계적 모델에 기초하여 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차를 나타낸 도면이다. 도 8은 도 7의 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차와 임계값과의 비교결과를 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing a difference in distance between input data and learning data based on a statistical model generated based on principal component data according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a comparison result of the distance difference between the input data and the learning data of FIG. 7 and the threshold value.

도 7을 참조하면, 주성분 데이터에 기초하여 생성된 통계적 모델에 기초하여 입력 데이터(test data)와 학습 데이터(training data)간 분석에 필요한 데이터로 나뉘며, 온도 및 습도에 대한 조건이 정리되어 있다.Referring to FIG. 7, data necessary for analysis between input data (test data) and training data (training data) are classified based on statistical models generated based on principal component data, and conditions for temperature and humidity are summarized.

도 8은 상술한 구조물 모니터링 프로그램에 따라 처리된 리액턴스 값의 결과를 보여주고 있으며, 입력 데이터31~34번 입력 데이터의 손상 지수(damage index)가 임계값을 초과하여 나타난 것을 알 수 있다. 즉, 입력 데이터31~34번 데이터만이 실시간으로 계산된 임계값을 초과함을 알 수 있다. 이는 온도 및 습도에 따른 나머지 환경영향에 의한 임피던스의 변화는 배제되었음을 의미한다.  FIG. 8 shows the result of the reactance value processed according to the above-described structure monitoring program, and it can be seen that the damage index of the input data 31 to 34 exceeds the threshold value. That is, it can be seen that only the input data 31 to 34 exceeds the threshold calculated in real time. This means that the change in impedance due to the rest of the environmental influence due to temperature and humidity is excluded.

따라서, 본 발명의 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치 및 방법은 즉시적 임피던스 계측 및 분석이 가능하고, 사용자에게 실시간으로 온도 및 습도에 따른 외부환경변화와 관계없이 균열 발생 여부에 따른 손상 정보만을 전달할 수 있다. 이로 인해, 온도 및 습도에 따른 외부환경영향으로부터 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치의 오보를 최소한다는 효과가 있다.Accordingly, the electrical impedance device and method for damage monitoring of a structure built on the basis of the self-sensing concrete of the present invention can measure and analyze the impedance instantly and provide the user with real- It is possible to transmit only the damage information according to the occurrence of cracks. This has the effect of minimizing the misunderstanding of the electrical impedance device for damage monitoring of the structure due to external environmental influences due to temperature and humidity.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치 및 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. The electrical impedance device and method for damage monitoring of a structure built on the basis of the self-sensing concrete according to the embodiment of the present invention described above can be applied to a recording medium including a program including a program module executed by a computer, But may also be implemented in the form of a medium. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer readable medium may include both computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

또한, 본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수도 있다.Furthermore, while the methods and systems of the present invention have been described in terms of specific embodiments, some or all of those elements or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .

1: 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치
10: 수신부
20: 메모리
30: 프로세서
100: 구조물
110: 자가 센싱 회로
1: Electrical impedance device for structural damage monitoring
10: Receiver
20: Memory
30: Processor
100: Structure
110: self-sensing circuit

Claims (7)

자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 장치에 있어서,
상기 구조물에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신하는 수신부,
구조물 모니터링 프로그램이 저장된 메모리,
상기 구조물 모니터링 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는 상기 구조물 모니터링 프로그램의 실행에 따라, 수집된 다수의 전기 임피던스 신호에 기초하여 구조물의 손상 진단 여부를 판단하되, 상기 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 기초로 학습 데이터를 생성하고, 새롭게 입력된 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용한 후 상기 학습 데이터와의 비교결과에 기초하여 상기 구조물의 손상 진단을 수행하되,
상기 구조물은 섬유보강 시멘트 복합재료의 신호를 계측하기 위하여 돌출되게 형성된 전극을 포함하며,
상기 수신부는 자가 센싱 회로를 통해 상기 구조물의 전극을 통해 전기 임피던스를 계측하는 것이되,
상기 계측에 사용되는 입력(Input) 신호는 다양한 구간에서의 계측 신호를 확인하기 위하여 주파수 스위핑(Frequency sweeping)을 활용하는 것이고, 출력(Output) 신호를 통해서 상기 전기 임피던스 신호를 계측하는 것이며,
상기 전기 임피던스 신호에 대하여 낮은 차원의 데이터를 고차원으로 변환시키는 비선형 변환함수를 적용하고, 변환된 고차원 데이터를 이용해 공분산 행렬을 생성하고, 상기 공분산 행렬에 기초하여 고유값 문제를 구성하고, 고유값 문제에 소정의 커널함수를 적용하여 고유값, 고유벡터 및 비선형 주성분을 획득하고,
상기 구조물에 손상이 없을 시에 측정된 상기 주성분 데이터에 기초하여 극값분포(Generalized Extreme Value Distribution, GEV)를 따르는 통계적 모델을 생성하고, 상기 통계적 모델에 기초하여 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차와 임계값과의 비교 결과에 기초하여 손상 여부를 진단하되,
상기 임계값은 상기 통계적 모델의 누적밀도함수(Cumulative Density Function, CDF)를 계산한 후, 상기 계산된 누적밀도함수를 이용하여 신뢰구간을 설정하고, 상기 신뢰구간에 해당하는 신뢰도를 가지는 값으로 설정되는 것이고,
상기 입력 데이터의 손상 지수가 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 구조물에 손상이 발생한 것으로 판단하는 것이고,
상기 손상 지수는 상기 주성분 데이터를 고차원으로 변형시킨 후 정사영 시킨 상기 입력 데이터와 상기 학습 데이터간의 최소거리로서, 하기의 수학식1에서 정의된 것인, 모니터링 장치.
<수학식1>
Figure 112018114892783-pat00029

(여기서,
Figure 112018114892783-pat00030
은 i번째 주성분 축 위에 정사영시킨 j번째 입력 데이터, l번째 학습 데이터이다)
An electrical impedance device for damage monitoring of a structure built on self-sensing concrete,
A receiver for receiving an electrical impedance signal transmitted from the structure,
Structural monitoring program stored memory,
And a processor for executing the structure monitoring program,
Wherein the processor is configured to determine whether to diagnose damage to the structure based on the collected plurality of electrical impedance signals in accordance with execution of the structure monitoring program and to apply a nonlinear principal component analysis method to the electrical impedance signal, And a nonlinear principal component analysis method is applied to a newly inputted electrical impedance signal, and the damage diagnosis of the structure is performed based on the comparison result with the learning data,
The structure includes an electrode formed to protrude to measure a signal of the fiber-reinforced cement composite material,
The receiver measures an electrical impedance through an electrode of the structure through a self-sensing circuit,
An input signal used for the measurement utilizes frequency sweeping to check a measurement signal in various sections and measures the electrical impedance signal through an output signal,
Applying a nonlinear transform function for transforming low dimensional data to high dimensional for the electrical impedance signal, generating a covariance matrix using the transformed high dimensional data, constructing a unique value problem based on the covariance matrix, To obtain an eigenvalue, an eigenvector, and a nonlinear principal component,
Generating a statistical model that follows a generalized extreme value distribution (GEV) based on the measured principal component data when there is no damage to the structure, calculating a distance difference between input data and learning data based on the statistical model, Based on the comparison result with the value,
The threshold value may be calculated by calculating a cumulative density function (CDF) of the statistical model, setting a confidence interval using the calculated cumulative density function, and setting a confidence interval corresponding to the confidence interval However,
When the damage index of the input data exceeds the threshold value, it is determined that damage has occurred to the structure,
Wherein the damage index is defined as a minimum distance between the input data and the learning data obtained by orthogonally transforming the principal component data into a higher dimensional form and defined by Equation (1) below.
&Quot; (1) &quot;
Figure 112018114892783-pat00029

(here,
Figure 112018114892783-pat00030
Is j-th input data and l-th learning data orthogonalized on the i-th principal component axis)
삭제delete 삭제delete 삭제delete 자가센싱 콘크리트에 기반하여 구축된 구조물의 손상 모니터링을 위한 전기 임피던스 방법에 있어서,
상기 구조물에서 전송된 전기 임피던스 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 전기 임피던스 신호를 수집하여 학습 데이터를 생성하되, 상기 전기 임피던스 신호에 비선형 주성분 분석 방법을 적용하여 외부 환경 변수인 온도 및 습도에 따른 영향을 최소화한 주성분 데이터를 기초로 학습 데이터를 생성하는 단계; 및
새롭게 입력된 전기 임피던스 신호에 상기 비선형 주성분 분석 방법을 적용한 후 상기 학습 데이터와의 비교결과에 기초하여 상기 구조물의 손상 진단을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 구조물은 섬유보강 시멘트 복합재료의 신호를 계측하기 위하여 돌출되게 형성된 전극을 포함하며,
상기 전기 임피던스 신호를 수신하는 단계는
자가 센싱 회로를 통해 상기 구조물의 전극을 통해 전기 임피던스를 계측하는 것이되,
상기 계측에 사용되는 입력(Input) 신호는 다양한 주파수 범위에서의 출력신호를 확인하기 위하여 주파수 스위핑(Frequency sweeping)을 활용하는 것이고, 출력(output) 신호를 통해서 상기 전기 임피던스 신호를 계측하는 것이며,
상기 학습 데이터를 생성하는 단계는
상기 전기 임피던스 신호에 대하여 낮은 차원의 데이터를 고차원으로 변환시키는 비선형 변환함수를 적용하고, 변환된 고차원 데이터를 이용해 공분산 행렬을 생성하고, 상기 공분산 행렬에 기초하여 고유값 문제를 구성하고, 고유값 문제에 소정의 커널함수를 적용하여 고유값, 고유벡터 및 비선형 주성분을 획득하는 것이고,
상기 구조물의 손상 진단을 수행하는 단계는
상기 구조물에 손상이 없을 시에 측정된 상기 주성분 데이터에 기초하여 극값분포(Generalized Extreme Value Distribution, GEV)를 따르는 통계적 모델을 생성하고, 상기 통계적 모델에 기초하여 입력 데이터와 학습 데이터간의 거리차와 임계값과의 비교 결과에 기초하여 손상 여부를 진단하되,
상기 임계값은 상기 통계적 모델의 누적밀도함수(Cumulative Density Function, CDF)를 계산한 후, 상기 계산된 누적밀도함수를 이용하여 신뢰구간을 설정하고, 상기 신뢰구간에 해당하는 신뢰도를 가지는 값으로 설정되는 것이고,
상기 입력 데이터의 손상 지수가 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 구조물에 손상이 발생한 것으로 판단하는 것이고,
상기 손상 지수는 상기 주성분 데이터를 고차원으로 변형시킨 후 정사영 시킨 상기 입력 데이터와 상기 학습 데이터간의 최소거리로서, 하기의 수학식1에서 정의된 것인, 구조물의 모니터링 방법.
<수학식1>
Figure 112018114892783-pat00031

(여기서,
Figure 112018114892783-pat00032
은 i번째 주성분 축 위에 정사영시킨 j번째 입력 데이터, l번째 학습 데이터이다)
An electrical impedance method for damage monitoring of a structure built on self-sensing concrete,
Receiving an electrical impedance signal transmitted from the structure;
And generates learning data by collecting the received electrical impedance signal and applying learning of nonlinear principal component analysis to the electrical impedance signal to generate learning data based on principal component data that minimizes influence of temperature and humidity, step; And
Applying a nonlinear principal component analysis method to a newly input electrical impedance signal and then performing a damage diagnosis of the structure based on a comparison result with the learning data,
The structure includes an electrode formed to protrude to measure a signal of the fiber-reinforced cement composite material,
The step of receiving the electrical impedance signal
And the electrical impedance is measured through the electrode of the structure through the self-sensing circuit,
An input signal used for the measurement utilizes frequency sweeping to identify an output signal in various frequency ranges and measures the electrical impedance signal through an output signal,
The step of generating the learning data
Applying a nonlinear transform function for transforming low dimensional data to high dimensional for the electrical impedance signal, generating a covariance matrix using the transformed high dimensional data, constructing a unique value problem based on the covariance matrix, Eigenvectors, and nonlinear principal components by applying a predetermined kernel function to the eigenvalues, eigenvectors,
The step of performing the damage diagnosis of the structure
Generating a statistical model that follows a generalized extreme value distribution (GEV) based on the measured principal component data when there is no damage to the structure, calculating a distance difference between input data and learning data based on the statistical model, Based on the comparison result with the value,
The threshold value may be calculated by calculating a cumulative density function (CDF) of the statistical model, setting a confidence interval using the calculated cumulative density function, and setting a confidence interval corresponding to the confidence interval However,
When the damage index of the input data exceeds the threshold value, it is determined that damage has occurred to the structure,
Wherein the damage index is defined as a minimum distance between the input data and the learning data orthogonally transformed from the principal component data into the higher dimensional data and defined by Equation 1 below.
&Quot; (1) &quot;
Figure 112018114892783-pat00031

(here,
Figure 112018114892783-pat00032
Is j-th input data and l-th learning data orthogonalized on the i-th principal component axis)
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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"Application of Neural Networks for Piezoelectric Sensor...", Gaurav Duggal 외, ACEE (2012.01.)
"Statistical novelty detection within the Yeongjong suspension bridge...", Chang Kook Oh 외, Smart Mater. Struct, . 18(125022) (2009.11.10.)

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