Tests de Funcionamiento de un Sistema de Monitorización de Estructuras

Derivado de un proyecto realizado junto con la escuela de caminos (ETSICCP), entre otros miembros, estamos realizando una colaboración con dicha escuela para finalizar el desarrollo de un sistema de monitorización de estructuras inalámbrico.

El sistema consiste en varias PCBs, cada una de las cuales tiene un objetivo diferente. Por poner algunos ejemplos, hay una PCB para alimentación del sistema, otra para adecuar la señal procedente de los sensores, otra para digitalizar las señales ya adecuadas, etc.

IMG_6091
Imagen del sistema usado para pruebas.

Tras haber realizado múltiples pruebas en el laboratorio y tener montado y testado un sistema cuasi-final nos hemos desplazado de visita a la ETSICCP para hacer unas pruebas con nuestros compañeros “camineros” Jaime y Jose Manuel.

Estas primeras pruebas que hemos realizado han sido unas pruebas de comprobación del funcionamiento del sistema en una forma bastante básica. Esto significa que el objetivo era probar, en una estructura con una vibración controlada y conocida, que los datos registrados y guardados por el sistema se correspondían a los esperados. Los resultados obtenidos, además de exitosos, puesto que se han registrado correctamente las excitaciones inducidas a la estructura, han proporcionado algunas pinceladas para mejorar el sistema. Los siguientes pasos a realizar involucrarán el uso de sincronización inalámbrica entre varias unidades del sistema con vistas a ser capaces de monitorizar grandes estructuras con un mínimo despliegue de cables.

IMG_6092 (1)
Captura del montaje realizado sobre una viga.
IMG_6103
Datos recogidos por el sistema.

 

Empezando a trabajar con NB-IoT

Dentro del proyecto Sensoriza desde el grupo B105 hemos empezado a trabajar por primera vez con la tecnología Narrowband-IoT (NB-IoT).

NB-IoT es un estándar promovido por 3GPP que reutiliza una pequeña parte del espectro LTE. Por tanto, con un pequeño cambio en las estaciones base, proporciona el mismo alcance geográfico que la tecnología móvil 4G actual. La conectividad que proporciona es de muy bajo ancho de banda y baja tasa de datos, a la vez que ofrece una cobertura muy profunda llegando a lugares subterráneos o zonas rurales remotas. Por lo tanto está especialmente diseñada para dispositivos autónomos del mundo del internet de las cosas, como contadores inteligentes, alarmas, agricultura conectada, etc.

nbiotbands

Nuestro objetivo es dotar a las máquinas de conservación y mantenimiento de carreteras de un módulo NB-IoT mediante el que puedan transmitir la información recogida por sus sensores ambientales a un centro de control. Utilizando esta tecnología tendremos conectividad desde las carreteras de montaña remotas donde se realizan la mayor parte de actuaciones de vialidad invernal, lo que hasta ahora no era posible.

bc95

Como pasos iniciales estamos trabajando con dos módulos de dos fabricantes diferentes. En primer lugar tenemos un módulo BC95 de Quectel, que nos ha facilitado su distribuidor en España Monolitic. Por otro lado estamos utilizando una plataforma basada en Arduino que incorpora un módulo SARA-N211 de u-blox. Vodafone, que es la principal compañía telefónica que está implantando la tecnología NB-IoT en España, nos ha proporcionado dos tarjetas SIM para hacer pruebas de conexión con su red.

sara-n2

Demostración del desarrollo realizado en el proyecto DAMAS en el Embalse de la Tajera

El pasado día 25 de Mayo de 2016 se llevó a cabo una demostración de uso y funcionamiento del equipo de monitorización desarrollado para el proyecto DAMAS.

La demostración se llevó a cabo in situ en el Embalse de La Tajera, en Guadalajara. Se distribuyeron varias cajas de monitorización a lo largo de la corona superior de la presa y a cada una de las mismas se conectaron acelerómetros de alta precisión para recoger las vibraciones naturales de la estructura.

EmbalseLaTajera3A la demostración asistió el consorcio al completo, es decir, la empresa Valoriza y el B105 Electronic Systems Lab. como parte de la Universidad Politécnica de Madrid. Además también asistieron los evaluadores del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTi).

Tras la demostración los evaluadores dieron el visto bueno al proyecto y a los desarrollos llevados a cabo y dieron por finalizado el proyecto.

El proyecto ha sido realizado gracias a:

LogosDamas

Finalización, cierre y demostración del proyecto SETH

El pasado 4 de Mayo de 2016 se realizó la reunión final del proyecto SETH en la que había representantes de las empresas y OPIs que formaban el consorcio del proyecto. Además había representantes del ministerio para velar por el cumplimiento de todas las partes de sus compromisos adquiridos por el proyecto.

El proyecto ha sido un éxito en cuanto a la parte del trabajo asignada al laboratorio B105, representando a UPM ETSI de Telecomunicación, y también en la parte concerniente a UPM ETSI de Caminos, Canales y Puertos.

En el B105, con la realimentación de la ETSICCP, hemos conseguido realizar un sistema de monitorización de estructuras de alta precisión, buena autonomía, de reducido coste en comparación con sistemas similares y de instalación simplificada gracias al uso de comunicaciones inalámbricas y a su tamaño y peso contenidos.

El uso futuro de este tipo de sistemas está fuera de toda duda. Ya se emplean en algunas estructuras críticas. El desarrollo realizado demuestra que se podrían utilizar en una gran variedad de estructuras y edificios sin necesidad de manejar presupuestos millonarios. Con el sistema desarrollado se podrán monitorizar edificios, valorar sus diferentes modos de vibración y observar cómo cambian con eventos externos que puedan deteriorarlos como pueden ser obras, cercanía de vías de ferrocarril o metros, terremotos, etc. El cambio en los modos de vibración de la estructura nos puede reportar información muy útil sobre el estado del edificio y sobre su seguridad para ser habitable.

seth01

En la reunión de final del proyecto demostramos sobre un forjado el uso de nuestro sistema. La demostración consistió en dos cajas conectadas de forma inalámbrica para demostrar este tipo de conectividad y por otra parte tres sensores conectadas a una de ellas. Una persona inducía una vibración en el forjado y las aceleraciones de la estructura quedaban guardadas en una tarjeta microSD que con posterioridad se representaban de forma gráfica en un ordenador.

Forjado_Mode1_Flexion

El proyecto se ha llevado a cabo gracias a:

logos

Cerrando el proyecto SETH

El proyecto SETH acabará en los proximos meses y las reuniones de seguimiento se intensifican.

En las últimas dos semanas se han realizado varias reuniones para evaluar el estado del proyecto y los últimos avances realizados, tales como la visita a la Universidad de Medicina de Granada. Este edificio es uno de los escenarios de monitorización de referencia para el proyecto y a día de hoy el edificio ya está, no solo finalizado, sino en activo, dando cabida a alumnos y profesores, despachos, clases, laboratorios y salas de reuniones, entre otras cosas.

Algunas fotos que se realizaron durante la visita se pueden ver a continuación:

El proyecto SETH finalizará el próximo 30 de Abril y los diferentes socios del consorcio se encuentran rematando las pocas tareas que aún quedan pendientes.