SHM basado en IoT utilizando gemelos digitales para sistemas de detección inteligente descentralizados interoperables y escalables
Autores: Chen, Jiahang; Reitz, Jan; Richstein, Rebecca; Schröder, Kai-Uwe; Roßmann, Jürgen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
SHM basado en IoT utilizando gemelos digitales para sistemas de detección inteligente descentralizados interoperables y escalables
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Digitalización
Construcción ligera
Monitoreo de Salud Estructural
Sensores
Internet de las Cosas
Escalabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La digitalización avanzada está alcanzando el ámbito de la construcción ligera y los componentes estructurales-mecánicos. A través de la combinación sinérgica de sensores distribuidos y algoritmos de evaluación inteligentes, las estructuras tradicionales evolucionan hacia sistemas de detección inteligentes. En este contexto, el Monitoreo de Salud Estructural (SHM) juega un papel clave en la gestión de riesgos potenciales para la seguridad humana y la integridad ambiental debido a fallos estructurales, proporcionando análisis, localización y registros de las condiciones de carga y daño de la estructura. El establecimiento de redes entre sensores y unidades de procesamiento de datos a través de tecnologías de Internet de las Cosas (IoT) es un requisito elemental para la integración del SHM en sistemas de detección inteligentes. Sin embargo, esta integración del SHM enfrenta restricciones significativas debido a los desafíos de escalabilidad de los sistemas de detección inteligentes y problemas específicos de IoT, incluyendo la seguridad de la comunicación y la interoperabilidad. Para abordar el problema, este documento presenta un marco metodológico integral destinado a facilitar la integración escalable de objetos que van desde componentes hasta sistemas y clústeres en sistemas de SHM. Además, detallamos una implementación prototípica del marco desarrollado conceptualmente, demostrando un componente estructural y su correspondiente Gemelo Digital. Aquí, se logra un monitoreo en tiempo real basado en deformación y tensión de la estructura, mostrando la aplicabilidad práctica del marco propuesto.
Descripción
La digitalización avanzada está alcanzando el ámbito de la construcción ligera y los componentes estructurales-mecánicos. A través de la combinación sinérgica de sensores distribuidos y algoritmos de evaluación inteligentes, las estructuras tradicionales evolucionan hacia sistemas de detección inteligentes. En este contexto, el Monitoreo de Salud Estructural (SHM) juega un papel clave en la gestión de riesgos potenciales para la seguridad humana y la integridad ambiental debido a fallos estructurales, proporcionando análisis, localización y registros de las condiciones de carga y daño de la estructura. El establecimiento de redes entre sensores y unidades de procesamiento de datos a través de tecnologías de Internet de las Cosas (IoT) es un requisito elemental para la integración del SHM en sistemas de detección inteligentes. Sin embargo, esta integración del SHM enfrenta restricciones significativas debido a los desafíos de escalabilidad de los sistemas de detección inteligentes y problemas específicos de IoT, incluyendo la seguridad de la comunicación y la interoperabilidad. Para abordar el problema, este documento presenta un marco metodológico integral destinado a facilitar la integración escalable de objetos que van desde componentes hasta sistemas y clústeres en sistemas de SHM. Además, detallamos una implementación prototípica del marco desarrollado conceptualmente, demostrando un componente estructural y su correspondiente Gemelo Digital. Aquí, se logra un monitoreo en tiempo real basado en deformación y tensión de la estructura, mostrando la aplicabilidad práctica del marco propuesto.