Our deteriorating civil infrastructure faces the critical challenge of long-term structural health monitoring for damage detection and localization. In contrast to existing research that often separates the designs of wireless sensor networks and structural engineering algorithms, this paper proposes a cyber-physical codesign approach to structural health monitoring based on wireless sensor networks. Our approach closely integrates 1) flexibility-based damage localization methods that allow a tradeoff between the number of sensors and the resolution of damage localization, and 2) an energy-efficient, multilevel computing architecture specifically designed to leverage the multiresolution feature of the flexibility-based approach. The proposed approach has been implemented on the Intel Imote2 platform. Experiments on a simulated truss structure and a real full-scale truss structure demonstrate the system's efficacy in damage localization and energy efficiency

چكيده

زيرساخت مدني رو به زوال ما، با چالش هاي بحراني مانيتورينگ سلامت ساختماني درازمدت براي تشخيص آسيب و مكان سنجي مواجه است. بر خلاف تحقيقات موجود كه اغلب طراحي هاي شبكه هاي سنسور وايرلس و الگوريتم هاي مهندسي ساختماني را از يكديگر تفكيك مي كنند، اين مقاله يك روش طراحي مشترك ساير-فيزيكي را براي مانيتورينگ سلامت ساختماني بر مبناي شبكه هاي سنسور وايرلس پيشنهاد مي كند. روش ما موضوعات زير را پوشش ميدهد: 1) روش هاي مكان سنجي اسيب برپايه انعطاف پذيري كه امكان ارزيابي و مقايسه بين تعداد سنسورها و تحليل و تجزيه مكان سنجي آسيب را فراهم مي نمايد و 2) يك نوع ساختار محاسباتي چند سطحي و كم مصرف از لحاظ انرژي بخصوص طراحي شده براي بكارگيري مشخصخه چند تحليل و تجزيهي روش بر مبناي انعطاف پذيري. روش پيشنهادي روي پلتفرم Intel Imote2 اجرا شد. آزمايش روي ساختمان تراس شبيه سازي شده و ساختمان تراس واقعي در مقياس كامل، راندمان سيستم ها را در مكان سنجي آسيب و راندمان انرژي به اثبات رساند.

1-مقدمه

تخريب و زوال زيرساخت مدني، يك مشكل رو به رشد در آمريكا و سرتاسر جهان محسوب مي شود. براي مثال، در طول عمر آنها، پل ها با فساد محيطي، ترافيك پايدار و بارگيري باد، وقايع زمين لرزه زياد، سن متريال و مانند اينها، كه به طور اجتناب ناپذير منجر به ايجاد نقص هاي ساختماني مي شود. طبق نظر كارت گزارش انجمن مهندسين مدني آمريكا 2009 براي زيرساخت آمريكا، بيش از 26 درصد يا يكي از چهار پل هاي كشور به لحاظ ساختماني ناقص يا به لحاظ زيرساختي از كارافتاده و متروك مي باشند...