مانیتورینگ سلامت سازه‌های بتنی با استفاده از شبکه‌های حسگر بی‌سیم

Abstract

در این پژوهش یک سیستم نظارت بر سلامت سازه‌های بتنی با استفاده از شبکه های حس گر بی سیم معرفی و پیاده‌سازی می‌گردد. هدف اصلی در این پژوهش ارائه ی یک سیستم برای اندازه‌گیری دو پارامتر دما و رطوبت در داخل سازه‌های بتنی- بویژه در مواقع بتن ریزی با حجم زیاد- با کمترین هزینه طراحی و پیاده سازی و کمترین هزینه ونیاز به عملیات نگهداری و تعمیرات و با بیشترین طول عمر مفید در هنگام قرارگیری در داخل یا مجاورت بتن و عوامل مخرب مشابه در سازه ها ی بتنی است. عمده تمرکز این پژوهش بر دوره‌های اولیه‌ی شکل‌‌گیری و تشکیل یافتن بتن است. در این پژوهش برای نیل به هدف مذکور چهار تکنولوژی مختلف مورد ارزیابی عملی قرار می گیرد. اولین روش عبارت است از استفاده از ترمیستور با ضریب حرارتی منفی و IRIS mote در قالب توپولوژی شبکه‌ی IEEE 802.15.4. نتایج نشان می‌دهد که اندازه‌گیری این سنسور در حدود 5 °C بین مقادیر واقعی و مقادیر اندازه‌گیری شده از خود انحراف معیار استاندارد بروز می‌دهد. روش دوم از یک سنسور SHT15 (دما و رطوبت) به همراه میکروکنترلر PIC16F4680 و یا برد آردینهو استفاده می‌کند. روش سوم شامل استفاده از سنسور SHT21S (دما و رطوبت) به همراه برد کاربردی eZ430-RF2500 با پردازنده‌ی MSP430 می‌باشد. در این حالت قرائت مقادیر دما در طول 16 ساعت اولیه به خوبی انجام می گیرد در حالی که مقادیر رطوبت برای 24 ساعت اول آزمایش به خوبی اندازه‌گیری و ثبت گردیدند. با وجود این‌که مقادیر اندازه‌گیری شده برای سنسورهای SHT15 و SHT21S مطابقت خوبی دارند، هر دو سنسور بعد از گذشت مدت زمان مشخصی از کار ایستادند که نشان دهنده‌ی رابطه‌ی معکوس بین طول عمر سنسور و شدت قلیایی بودن محیط بتن است و بطور ضمنی لزوم ایجاد پوشش برای سنسور های مذکور را برای کاربرد در داخل بتن متذکر می شود. در روش چهارم از هر دو سنسور SHT15 و SHT21S بصورت محافظت شده برای مانیتورینگ درازمدت استفاده گردید. از آن‌جا که در مورد اخیر دو سنسور SHT15 و SHT21S با وجودتحت تأثیر قرار گرفتن بواسطه ی محیط قلیایی بتن، موفق به اندازه‌گیری به مدت نزدیک به دو ماه گردیدند، امکان نظارت بلادرنگ و پیوسته با کمک سنسورهای ویژه در قالب شبکه‌های حس‌گر بی‌سیم با حداقل قیمت تمام شده محقق می‌گردد.