نظارت بر ساختار با BIM و IoT: مطالعه موردی یک مدل پرتو پل

انتشار مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) به عنوان یک روش مرجع، که در دنیای ساخت و ساز اعمال می شود، منجر به تغییرات مهمی در طراحی و مدیریت ساخت و سازها و زیرساخت های بزرگ می شود. با این حال، اگرچه رویکرد BIM برای مدیریت کل چرخه عمر یک ساخت و ساز ضروری است، امروزه، این روش هنوز به ندرت فراتر از مرحله طراحی اتخاذ می شود. این یک نقص بزرگ است زیرا مدیریت هر مرحله از چرخه عمر ساختمان ها نیاز به برنامه ریزی اولیه دقیق دارد. مسلماً یکی از پیچیده ترین و مهم ترین مراحل چرخه عمر یک ساخت و ساز، مرحله نظارت است که نمایانگر جنبه ای اساسی برای نگهداری و ثمربخشی ایمن ساختمان ها یا ساختمان های عمرانی است. با توجه به این، به نظر می رسد رویکرد چند رشته ای ادغام روش BIM با نظارت زمان واقعی، با استفاده از حسگرهای ارزان قیمت اینترنت اشیا (اینترنت اشیا)، موضوع جالبی برای توسعه باشد. در این مقاله، نمونه‌ای از ارتباط بین یک سیستم اینترنت اشیا و یک مدل BIM برای نظارت بر انحراف یک تیر پل در خط مرکزی با استفاده از یک مدل مقیاس شماتیک که در آزمایشگاه تولید شده و در BIM مدل‌سازی شده است، پیشنهاد می‌کنیم. سیستم توسعه‌یافته امکان ارتباط بی‌درنگ بین مدل واقعی و دوقلوی دیجیتالی آن را از طریق استفاده از یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS)، که داده‌های شناسایی‌شده توسط حسگر به آن منتقل می‌شود، اجازه می‌دهد تا ریسک ساختار واقعی را ارزیابی کند. این راه حل امکان نظارت از راه دور، در زمان واقعی، رفتار ساختار تجسم شده در مدل BIM را می دهد. استفاده از حسگرهای ارزان قیمت اینترنت اشیا (اینترنت اشیا) موضوع جالبی برای توسعه به نظر می رسد. در این مقاله، نمونه‌ای از ارتباط بین یک سیستم اینترنت اشیا و یک مدل BIM برای نظارت بر انحراف یک تیر پل در خط مرکزی با استفاده از یک مدل مقیاس شماتیک که در آزمایشگاه تولید شده و در BIM مدل‌سازی شده است، پیشنهاد می‌کنیم. سیستم توسعه‌یافته امکان ارتباط بی‌درنگ بین مدل واقعی و دوقلوی دیجیتالی آن را از طریق استفاده از یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS)، که داده‌های شناسایی‌شده توسط حسگر به آن منتقل می‌شود، اجازه می‌دهد تا ریسک ساختار واقعی را ارزیابی کند. این راه حل امکان نظارت از راه دور، در زمان واقعی، رفتار ساختار تجسم شده در مدل BIM را می دهد. استفاده از حسگرهای ارزان قیمت اینترنت اشیا (اینترنت اشیا) موضوع جالبی برای توسعه به نظر می رسد. در این مقاله، نمونه‌ای از ارتباط بین یک سیستم اینترنت اشیا و یک مدل BIM برای نظارت بر انحراف یک تیر پل در خط مرکزی با استفاده از یک مدل مقیاس شماتیک که در آزمایشگاه تولید شده و در BIM مدل‌سازی شده است، پیشنهاد می‌کنیم. سیستم توسعه‌یافته امکان ارتباط بی‌درنگ بین مدل واقعی و دوقلوی دیجیتالی آن را از طریق استفاده از یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS)، که داده‌های شناسایی‌شده توسط حسگر به آن منتقل می‌شود، اجازه می‌دهد تا ریسک ساختار واقعی را ارزیابی کند. این راه حل امکان نظارت از راه دور، در زمان واقعی، رفتار ساختار تجسم شده در مدل BIM را می دهد. ما نمونه ای از اتصال بین یک سیستم اینترنت اشیا و یک مدل BIM را برای نظارت بر انحراف یک تیر پل در خط مرکزی با استفاده از یک مدل مقیاس شماتیک که در آزمایشگاه تولید شده و در BIM مدل سازی شده است، پیشنهاد خواهیم کرد. سیستم توسعه‌یافته امکان ارتباط بی‌درنگ بین مدل واقعی و دوقلوی دیجیتالی آن را از طریق استفاده از یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS)، که داده‌های شناسایی‌شده توسط حسگر به آن منتقل می‌شود، اجازه می‌دهد تا ریسک ساختار واقعی را ارزیابی کند. این راه حل امکان نظارت از راه دور، در زمان واقعی، رفتار ساختار تجسم شده در مدل BIM را می دهد. ما نمونه ای از اتصال بین یک سیستم اینترنت اشیا و یک مدل BIM را برای نظارت بر انحراف یک تیر پل در خط مرکزی با استفاده از یک مدل مقیاس شماتیک که در آزمایشگاه تولید شده و در BIM مدل سازی شده است، پیشنهاد خواهیم کرد. سیستم توسعه‌یافته امکان ارتباط بی‌درنگ بین مدل واقعی و دوقلوی دیجیتالی آن را از طریق استفاده از یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS)، که داده‌های شناسایی‌شده توسط حسگر به آن منتقل می‌شود، اجازه می‌دهد تا ریسک ساختار واقعی را ارزیابی کند. این راه حل امکان نظارت از راه دور، در زمان واقعی، رفتار ساختار تجسم شده در مدل BIM را می دهد. سیستم توسعه‌یافته امکان ارتباط بی‌درنگ بین مدل واقعی و دوقلوی دیجیتالی آن را از طریق استفاده از یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS)، که داده‌های شناسایی‌شده توسط حسگر به آن منتقل می‌شود، اجازه می‌دهد تا ریسک ساختار واقعی را ارزیابی کند. این راه حل امکان نظارت از راه دور، در زمان واقعی، رفتار ساختار تجسم شده در مدل BIM را می دهد. سیستم توسعه‌یافته امکان ارتباط بی‌درنگ بین مدل واقعی و دوقلوی دیجیتالی آن را از طریق استفاده از یک سیستم مدیریت پایگاه‌داده رابطه‌ای (RDBMS)، که داده‌های شناسایی‌شده توسط حسگر به آن منتقل می‌شود، اجازه می‌دهد تا ریسک ساختار واقعی را ارزیابی کند. این راه حل امکان نظارت از راه دور، در زمان واقعی، رفتار ساختار تجسم شده در مدل BIM را می دهد.

کلید واژه ها:

BIM ; سنسورها ؛ نظارت ؛ پایگاه داده RDBMS ; مدل سازی سه بعدی ؛ ساخت و ساز ; اینترنت اشیا ؛ دوقلو دیجیتال

۱٫ مقدمه

هدف این تحقیق بررسی امکان نظارت سنسور کم هزینه سازه ها، تجزیه و تحلیل مورد مطالعه یک مدل پرتو پل در زمان واقعی است که از طریق یک سیستم حسگر اینترنت اشیا به دوقلو دیجیتال آن متصل شده است.

استفاده از یک RDBMS مرتبط با مدل BIM امکان کنترل از راه دور رفتار سازه را در زمان واقعی فراهم می کند. در این بخش اول مقاله، اهمیت نظارت در دنیای ساخت و ساز، کاربرد BIM و تکامل اینترنت اشیا از طریق تجزیه و تحلیل ادبیات مورد بحث قرار خواهد گرفت.

در بخش ۲ ، ادبیات مربوط به موضوع این تحقیق و آزمایش تجزیه و تحلیل خواهد شد: اتحاد بین BIM و IoT برای نظارت. سپس شرح مورد مطالعه دنبال خواهد شد، که در آن یک روش مطالعه شده ویژه نظارت از طریق BIM و IoT نشان داده خواهد شد.

۱٫۱٫ اهمیت و تکامل تکنیک های نظارت

با توجه به برخی رویدادهای فاجعه بار اخیر، زمینه نظارت بر ساخت و ساز (ساختمان ها، پل ها و زیرساخت های بزرگ) امروزه بیش از پیش ضروری و ضروری شده است. در عین حال، نظارت بر آسیب‌های سازه‌ای از نظر زمان و هزینه یک فعالیت بسیار سخت است [ ۱ ].

تعریف آسیب سازه شامل اصلاح پارامترهای سازه ای است که می تواند عملکرد سازه ای حال یا آینده سازه را به خطر بیندازد [ ۲ ]. در دنیای ساخت و ساز، نگهداری و تعمیرات مداوم برای تضمین ایمنی سازه ها ضروری است. به همین دلیل، بازرسی بصری برای مدت طولانی تکنیک اصلی نظارت بر ساختمان بوده است. اما این روش فقط برای ساختارهای ساده [ ۳ ] و نه برای پیکربندی‌های ساختاری پیچیده‌تر مفید است.

در این سناریو، مشاهده خودکار رفتار سازه‌ای یک ساختمان، به نام نظارت بر سلامت سازه (SHM)، رشته‌ای است که در دنیای ساخت‌وساز مورد توجه قرار گرفته است. این شامل یک سیستم نظارت برجا غیر مخرب است که امکان کنترل بلادرنگ وضعیت ساختار در نظر گرفته شده را با اندازه گیری پارامترهای فیزیکی-مکانیکی [ ۴ ] می دهد. روشی که اخیراً برای SHM دنبال شده است، انتخاب پارامترهای ارتعاش مربوط به آسیب احتمالی است که می تواند سازه را تحت تأثیر قرار دهد اما به آسیب محیطی یا عملیاتی مرتبط نیست [ ۵ ]]. پیشرفت‌ها در فن‌آوری نقشه‌برداری امکان اتخاذ یک رویکرد جدید برای HSM شامل استفاده از اسکن لیزری زمینی (TLS) را فراهم کرد که یک مدل اندازه‌گیری جابجایی را با ساختار واقعی برای بهبود دقت بررسی مرتبط می‌کند [ ۶ ]. مطالعات جدیدتر یک سیستم ضبط حرکت (MCS) را برای اندازه‌گیری جابجایی‌های ساختاری سه‌بعدی نشانگرهای اختصاص‌یافته با دوربین‌های متعدد با سطح دقت و نرخ نمونه‌برداری بالا اتخاذ کردند [ ۷ ].

با در نظر گرفتن نظارت بر پل ها، در پایان قرن گذشته، اولین کاربردهای آزمایشی امکان اندازه گیری جابجایی های عمودی یک سازه پل را با شبکه ای از حسگرهای تغییر شکل فیبر نوری و شیب سنج های الکتریکی فراهم کردند [ ۸ ]. یکی دیگر از تکنیک های نظارت پراکنده برای آزمایش های بار استاتیکی و دینامیکی پل ها، استفاده از شبکه ای از کرنش سنج ها است [ ۹ ]. پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های پهپاد امکان استفاده از رویکرد مبتنی بر دید در SHM را برای نظارت بر زیرساخت‌های پل بر اساس تکنیک همبستگی تصویر دیجیتال (DIC) فراهم کرد. ۱۰ ]]. از آنجایی که BIM در زمینه ساخت و ساز استفاده می شود، لازم است آن را در تکنیک های مانیتورینگ مشارکت دهیم. در این زمینه، ترکیب تکنیک‌های فتوگرامتری دیجیتال و اسکن لیزری با BIM امکان دستیابی به سطح خوبی از دقت را برای تجزیه و تحلیل حرکات عمودی کوچک پل‌های تاریخی فراهم می‌کند [ ۱۱ ]. گسترش محیط BIM در سال‌های اخیر اولین آزمایش‌ها را بر روی داده‌های نظارت بر سازه‌های پل با اتصال جمع‌آوری داده‌های حسگر درجا و تجزیه و تحلیل داده‌های از راه دور انجام داد [ ۱۲ ]. ادغام نرم افزار BIM و فناوری پایگاه داده امکان تجسم و تجزیه و تحلیل سازه های پل را فراهم می کند و از هشدار بصری و نظارت بر مدیریت اطلاعات سازه اطمینان حاصل می کند [ ۱۳ ]]. کاربرد اخیر دوقلوهای دیجیتال (مدل فیزیکی بی‌درنگ مرتبط با نمایش مجازی سه‌بعدی آن از طریق جریان خودکار داده‌ها) برای سازه‌های پل به ارائه بازخورد مفید برای اهداف نظارت بر ساختار کمک کرد [ ۱۴ ].

۱٫۲٫ نظارت با مدل سازی اطلاعات ساختمان

معرفی متدولوژی BIM در دنیای ساخت و ساز، تغییر قابل توجهی در نحوه تصور طراحی، تحلیل و مدیریت ساختمان ها و تاسیسات آنها ایجاد کرد. استفاده از BIM، در واقع، یک فعالیت اساسی فزاینده در آینده دنیای ساخت و ساز خواهد بود، که واقعاً نقش خود را از یک مدیر اطلاعات به روشی برای مدیریت کل فرآیند ساخت و ساز گسترش می دهد [ ۱۵ ].

مخفف BIM دو معنی دارد:

مدلسازی اطلاعات ساختمان که امروزه در BIM-M (مدلسازی و مدیریت اطلاعات ساختمان) درگیر است به معنای روش شناسی مربوط به مدیریت ساختمان با عناصر و اجزای آن با در نظر گرفتن کل چرخه عمر سازه (از طراحی تا مرمت یا بازسازی) است. تخریب) با استفاده از یک مدل سه بعدی واحد [ ۱۵ ].
مدل اطلاعات ساختمان یا مدل سه‌بعدی مورد استفاده در مدیریت BIM، شامل نمایش دیجیتالی ساختمان، ویژگی‌های فیزیکی و قابلیت‌های آن است [ ۱۶ ].

امروزه، روش BIM عمدتاً برای مدیریت استاتیک ذخیره سازی ساختمان که حاوی داده های ساخته شده [ ۱۷ ] است، به عنوان یک “منبع داده محدود” طراحی و ساخت استفاده می شود. با این حال، استفاده پویا از اطلاعات زمینه‌ای با توجه به بخش ساخت‌وساز را آشکار می‌کند، جایی که امکان وارد کردن اطلاعات بلادرنگ در مورد وضعیت سیستم‌های مختلف به مزایای قابل‌توجهی منجر می‌شود [ ۱۸ ].

علاوه بر این، به نظر می رسد بخش ساخت و ساز حتی بیشتر به اثرات زیست محیطی صنعت ساختمان علاقه مند است و روش BIM به لطف امکان شبیه سازی مجازی در طول طراحی، ابزاری عالی برای توسعه ساخت و ساز پایدار است. فاز [ ۱۹ ].

با توجه به تجزیه و تحلیل ساختمان ها، نظارت بر سازه ها از طریق فناوری BIM برای تمام جنبه های مربوط به ساخت و ساز در طول چرخه عمر آن ضروری است. به عنوان مثال، در مرحله طراحی، بررسی مداوم محیطی که میزبان ساخت و ساز خواهد بود، کمک اساسی به صحت انتخاب های بعدی ساخت و ساز است. در همان زمان، مطالعات اخیر کلاس‌های بنیاد صنعت (IFC)، استاندارد مرجع اصلی BIM را برای مدیریت نگهداری زیرساخت‌های جاده‌ای گسترش داد [ ۲۰ ]. علاوه بر این، استفاده از BIM در صنعت طراحی و ساخت و ساز نقش استراتژیک در توسعه محیط مشارکتی چرخه حیات توسعه فضایی (SDC) دارد [ ۲۱ ].

در زمینه عملیات بررسی، پیشرفت‌های اخیر در Geomatics در رابطه با توسعه بیشتر فن‌آوری‌های اسکن لیزری سه بعدی (LIDAR) امکان استخراج ابرهای نقطه‌ای دقیق از سایت‌های ساخت‌وساز را فراهم کرد. داده‌های به‌دست‌آمده را می‌توان با یک سیستم BIM [ ۲۲ ] ادغام کرد و در یک محیط VR (واقعیت مجازی) پیاده‌سازی کرد و تحلیل سایت در نظر گرفته شده را آسان‌تر کرد [ ۱۹ ]. علاوه بر این، پیشرفت کار را می توان گام به گام با مقایسه داده های نظرسنجی با مدل BIM مربوطه بررسی کرد.

۱٫۳٫ حسگرها و اینترنت اشیا برای نظارت بر ساختمان ها

به طور مشابه، با توجه به دنیای ساخت و ساز، تکامل حسگرها یکی دیگر از فناوری های نظارتی مهم است که در سال های اخیر به طور فعال توسعه یافته است. با کمک فن آوری حسگر، می توان از ایمنی کارگران، ابزارها و مواد محل ساخت و ساز محافظت کرد و از خطرات ناشی از انسان ناشی از محدودیت های دید ما جلوگیری کرد. استفاده از حسگرها می تواند مربوط به یک سیستم ناوبری باشد که با استفاده از مدل های سه بعدی BIM مدیریت می شود که مکان های ساخت و ساز را به دقت بازتولید می کند. این رویکرد می تواند از خطرات مربوط به عملیات پیچیده و خطرناک در محل ساخت و ساز (به عنوان مثال، کار با نقاط کور) جلوگیری کند [ ۲۳ ]]. به همین دلیل، توسعه اخیر سیستم های هشدار اولیه ایمنی در زمان واقعی در ساخت و ساز مبتنی بر فناوری “اینترنت اشیا” (IoT) به یک زمینه اساسی تحقیقات تبدیل شده است. ۲۴ ].]. بنابراین با توجه به اهمیت نظارت نه تنها بر سازه بلکه به طور کلی (دما، تخریب، تعداد ساکنان یک اتاق، باز یا بسته شدن درها و …) و با توجه به استفاده روزافزون از BIM در دنیای ساخت و ساز، در مطالعه حاضر، ما استفاده از یک سنسور اندازه‌گیری فاصله را به یک مدل شماتیک مقیاس‌شده از یک قاب ساختاری نشان می‌دهیم، که از راه دور به بازسازی مدل سه‌بعدی BIM مرتبط است. این آزمایش امکان سنجی یک سیستم نظارت از راه دور کم هزینه بر اساس فناوری های BIM و IoT را نشان می دهد. این نمونه‌ای از آنچه می‌توان از طریق ادغام دستگاه‌های BIM و IoT به دست آورد، و می‌توان آن را بهبود بخشید و در مقیاس بزرگ به منظور بررسی از راه دور وضعیت ساختمانی که هشدار صادر می‌کند در صورت ریزش احتمالی سازه‌ها، بهبود و اعمال کرد. . پاراگراف بعدی نشان می دهد که چگونه مطالعات اخیر فناوری BIM و IoT را در زمینه نظارت بر ساختار یکپارچه کرده است. سپس، یک مورد مطالعه نشان داده شده است. ابزار دقیق و روش های مورد استفاده، مشکلات مواجه شده، راه حل های اتخاذ شده، و نتایج به دست آمده سپس به تفصیل شرح داده خواهد شد.

۲٫ ادغام BIM و IoT برای نظارت بر ساختارها

IoT و BIM ادغام شده و توسط سیستم های پایگاه داده مناسب پشتیبانی می شوند می توانند مزایای قابل توجهی را در کنترل عملیات فردی و کل سایت ساخت و ساز ارائه دهند. موقعیت کارگران را می توان در زمان واقعی شناسایی کرد در حالی که بسیاری از فعالیت ها به طور همزمان و در نقاط مختلف سایت ساخت و ساز انجام می شوند که هر یک از آنها بسیار دورتر است [ ۲۵ ]. توانایی مکان یابی سریع و دقیق افراد در یک منطقه یا یک ساختمان نیز برای موفقیت عملیات اضطراری ضروری است. الگوریتم‌های تشخیص داخلی که می‌توانند از طریق رابط BIM مدیریت شوند نیز اعتبار خود را در مدیریت شرایط اضطراری آتش نشان می‌دهند [ ۲۶ ].

از کاربردهای این نوع حتی می توان در مورد بازسازی یا گسترش ساختمان ها نیز استفاده کرد. سیستم های بررسی دستی اغلب برای به دست آوردن داده ها برای محاسبات سازه یا نرم افزار تجزیه و تحلیل انرژی استفاده می شود. با این حال، ابزارهایی مانند اسکنرهای لیزری، فیبرهای نوری یا حسگرها می توانند اطلاعات بسیار دقیق تری در مورد وضعیت سلامت سازه ها یا سطح عملکرد ساختمان ارائه دهند. حتی بیشتر، ادغام کامل نرم‌افزار BIM با نرم‌افزار تحلیل سازه‌ای و انرژی، امکان دستیابی به نتایج دقیق‌تر در زمان کمتر را فراهم می‌کند و به اپراتورها اجازه می‌دهد تا مداخلات را بهتر برنامه‌ریزی کنند. یک مثال جالب را می توان با اتصال یک مدل BIM به یک پلتفرم اینترنت اشیا نشان داد که امکان خواندن بلادرنگ را به طور مستقیم بر روی مدل BIM با استفاده از پارامترهایی مانند دمای داخلی یک محیط، روشنایی، و مصرف انرژی [۲۷ ]

بنابراین، استفاده از حسگرهای متصل به هم از طریق وب در داخل ساختمان‌ها می‌تواند مزیت بزرگی را در شناسایی موقعیت‌های بحرانی مرتبط با عملکرد و شرایط آسایش ساختمان، هم برای مدیران ساختمان‌ها و هم برای کاربران ساده فراهم کند [ ۱۶ ]. علاوه بر این، ادغام الگوریتم یادگیری عمیق حافظه کوتاه مدت طولانی (LSTM) اجازه می دهد تا اطلاعات هشدار را در ارتباط بین سنسورها و مدل BIM بدست آوریم [ ۲۸ ].

بنابراین می توان کنترل بیشتری برای تمام جنبه ها و مراحل مربوط به ساخت و ساز ساختمان و استفاده از آن در طول زمان به دست آورد. ایده ساختمان‌های هوشمند مجهز به شبکه‌های حسگر و دستگاه‌هایی که آنها را به موقعیت‌های مختلف پاسخگو می‌سازد، امروزه واقع‌بینانه‌تر است [ ۲۹ ، ۳۰ ، ۳۱ ].]. به عنوان مثال، یک ساختمان اداری می تواند روشنایی داخلی را با توجه به تعداد ساکنان یا نوری که از بیرون می آید، تنظیم کند. جنبه آسایش داخل یک هدف مطالعه در آزمایش توصیف شده توسط مرزوک و همکاران بوده است. آنها سیستم BIM و شبکه حسگر بی سیم (WSN) را پیشنهاد کردند که شامل Revit DB Link API و Microsoft Access است. داده های حسگر در یک پایگاه داده رابطه ای Microsoft Access ذخیره شده و از طریق Revit DB Link در Revit وارد شدند [ ۳۲]. در عین حال، یک سیستم حسگر نصب شده بر روی یک پل می تواند زمانی که یکی از ستون های آن دیگر شرایط مطلوبی ندارد، سیگنال دهد. در نهایت، یک سازه، پس از یک زلزله، می تواند در صورتی که یک طبقه آسیبی را نشان دهد که بلافاصله با چشم انسان قابل مشاهده نیست، ارتباط برقرار کند. مطالعه موردی انجام شده بر روی فانوس دریایی بانک کیش دقیقاً به تعامل بین سنسورهای حرکت، اندازه‌گیری فشار و ارتعاشات زمین با مدل دیجیتالی ساختمان مربوط می‌شود. به این ترتیب، اهمیت تجسم در زمان واقعی پدیده های دقیق را نشان می دهد که مداخله به موقع برای آنها ضروری است [ ۳۳]. با این حال، در برخی از آثار، یک رابط کاربری گرافیکی برای نمایش داده‌های دریافتی از حسگرها در زمان واقعی ایجاد شد. علاوه بر این، موتور بازی Unity برای پیوند دادن این داده ها به مدل BIM و برقراری ارتباط با پایگاه داده استفاده شد، بنابراین هیچ ارتباط مستقیمی بین Revit، پایگاه داده و حسگرها وجود نداشت [ ۳۴ ، ۳۵ ]. علاوه بر این، در زمینه شهرهای هوشمند آینده، استفاده از حسگرها همراه با مدیریت اطلاعات معمولی برای روش BIM می‌تواند راه‌حل‌های کلیدی را برای حل مشکلات مربوط به ایمنی آتش‌سوزی و به‌طور کلی‌تر، سازماندهی تیم‌های مداخله ارائه کند [ ۳۶ ].

با این حال، تحقیق در مورد ادغام BIM و IoT هنوز در مراحل ابتدایی است و از نظر تئوری در اکثر مطالعات پیشنهاد شده است [ ۳۷ ]. اکثر مطالعات کنونی فقط در مورد یکپارچه سازی دستگاه های BIM و IoT بدون پرداختن به اشتراک گذاری اطلاعات در یک شبکه هستند. علاوه بر این، در بیشتر مطالعات و آزمایش‌ها، به‌روزرسانی بی‌درنگ تجسم مدل BIM بر اساس داده‌های دریافتی از دستگاه‌های اینترنت اشیا وجود ندارد [ ۳۸ ]. در این زمینه تحقیقاتی، اخیراً آزمایش‌هایی برای یکپارچه‌سازی حسگرهای BIM و IoT برای مدیریت و تحلیل سازه‌های پل انجام شده است [ ۳۹ ].

۳٫ مواد و روشها

سیستمی که در اینجا شناسایی و گزارش شده است، امکان نظارت بر زمان واقعی انحراف مرکزی یک سازه را فراهم می کند.

برای انجام این کار، سیستم از یک سنسور فاصله تشکیل شده است که فاصله بین اینترادوهای پرتو و سطح زیرین (روسازی)، یک برد میکروکنترلر (Arduino UNO)، یک ماژول انتقال Wi-Fi برای آردوینو، یک سرور راه دور تشکیل شده است. برای ذخیره داده های به دست آمده توسط سنسور، نرم افزار BIM، و یک دوقلو دیجیتالی از ساختار نظارت شده، که از طریق آن می توان وضعیت تغییر شکل بلادرنگ پرتو را به عنوان هشدار نشان داد.

ما از یک حسگر اولتراسونیک استفاده کردیم که بر روی یک عنصر ساختاری مدل‌سازی شده به صورت سه بعدی از طریق نرم‌افزار BIM در حال اجرا بر روی یک کامپیوتر از راه دور، متصل به شبکه ( شکل ۱ ) استفاده شد.

اندازه گیری های انجام شده توسط حسگر به سرور ارسال می شود و از طریق PHPcode در پایگاه داده ایجاد شده با سرور پایگاه داده MySQL بارگذاری می شود. نرم افزار BIM، Autodesk Revit در این مورد، از طریق API خود برنامه ریزی شده است تا به طور خودکار آخرین داده های درج شده در پایگاه داده را جمع آوری کند و اطلاعات قبلی را در پارامتری از مدل پرتو سه بعدی بارگذاری کند. این روش در شکل ۱ خلاصه شده است .

همانطور که از تصویر زیر مشخص است ( شکل ۲آزمایش با استفاده از یک قاب کوچک که رفتار یک تیر کج را شبیه سازی می کند، تکمیل شد. سنسور اولتراسونیک در نقطه میانی اینترادوس پرتو ثابت می شود تا فاصله تا زمین را اندازه گیری کند. مدل قاب به طور مجازی در Revit بازتولید شده است. مدل‌سازی پرتو مجازی با انتخاب مدلی متعلق به یکی از خانواده‌های نرم‌افزار انجام شد و سپس در ابعاد و ویژگی‌های فیزیکی و هندسی آن به‌طور مناسب اصلاح شد. علاوه بر این، دو پارامتر Date و Survey به ترتیب برای درج تشخیص سنسور زمان/تاریخ و داده های وضعیت اضافه شدند. هنگامی که مقدار فاصله اندازه گیری شده (بین اینترادوس و زمین) کمتر از مقدار حد تعیین شده (آستانه از پیش تعریف شده) کاهش می یابد، پرتو مدل مجازی با رنگ قرمز برجسته می شود.

ارتباط داده های حسگر به سرور پایگاه داده از طریق پلتفرم سخت افزاری آردوینو انجام می شود که سنسورهای انواع مختلف آنالوگ و دیجیتال و ماژول های ارتباطی Wi-Fi یا GPRS را می توان به آن متصل کرد. به طور خاص، نسخه سخت افزاری مورد استفاده در این آزمایش Arduino Uno است که امکان تبدیل USB-Serial را فراهم می کند. سنسور التراسونیک سنسور فاصله HC-SR04 با دقت محدوده ای که می تواند تا ۳ میلی متر برسد به آن متصل شده است. سنسور اولتراسونیک HC-SR04 یک راه حل بسیار کم هزینه با دقت دامنه ای است که می تواند تا ۳ میلی متر و فاصله اندازه گیری از ۲ سانتی متر تا ۴۰۰ سانتی متر برسد که برای آزمایش عملکرد صحیح سیستم ضروری است. در بازار، چندین مدل از سنسورهای برد لیزر وجود دارد ( جدول ۱، اما برای این آزمایش، HC-SR04 به عنوان جایگزینی برای آزمایش و اعتبارسنجی ارتباط بین هر بخش از سیستم در یک مدل مقیاس‌بندی شده استفاده شد.

سنسور از یک فرستنده اولتراسوند، یک گیرنده و یک مدار کنترل تشکیل شده است. پس از فعال شدن، یک سری پالس اولتراسونیک ساطع می شود و اکو از اجسام اطراف دریافت می شود. فاصله بین جسم ضربه و حسگر با ارزیابی زمان تاخیر بین انتشار صدا و بازگشت آن به عنوان پژواک و دامنه خود موج اندازه گیری می شود. سپس اندازه گیری ها را می توان بلافاصله از طریق مانیتور سریال محیط توسعه آردوینو خواند.

هنگامی که اندازه گیری توسط سنسور HC-SR04 به دست آمد، داده ها از طریق اتصال به اینترنت به یک سرور راه دور ارسال می شوند. با این حال، Arduino Uno اتصال Wi-Fi ندارد، بنابراین نیاز به اتصال به دستگاهی با عملکرد مربوطه دارد. در این مورد، انتخاب بعدی ماژول ESP-8266 بود، یک تراشه Wi-Fi که قادر به استفاده از پروتکل TCP/IP و مجهز به میکروکنترلر است ( شکل ۳).). با سیستم عامل بومی ارائه شده توسط Espressif Systems، به دستورات AT به خوبی پاسخ می دهد (مجموعه دستوراتی که در ابتدا برای مودم ها توسعه یافته بود). دستورات AT در این آزمایش به دلیل کاربرد ساده و ادغام آنها با کد برنامه نویسی آپلود شده در آردوینو در نظر گرفته شد. هنگامی که یک فرمان AT از ماژول دریافت شد و به درستی اجرا شد، ESP پاسخ “OK” را ارسال می کند. در نهایت، تراشه را می توان در سه حالت استفاده کرد: ایستگاه Wi-Fi، Wi-Fi Access Point و هر دو به طور همزمان.

سرور راه دور، که سرور پایگاه داده رابطه ای (RDBMS) روی آن اجرا می شود، مجهز به سرور وب آپاچی است که دسترسی به اینترنت از راه دور را تضمین می کند. سرور RDBMS با استفاده از یک سرور پایگاه داده MySQL که با phpMyAdmin مدیریت می شود، پیاده سازی می شود. برای تأیید اتصال صحیح سنسور به سرور، داده های اطلاعاتی در یک رشته پرس و جو PHP وارد شده و در این فرم ارسال می شود. مقدار ورودی پین آردوینو که از حسگر اولتراسونیک به دست می‌آید به سانتی‌متر تبدیل می‌شود و سپس با استفاده از اسکریپت زیر در یک رشته قرار می‌گیرد:

مدت زمان = pulseIn (trigPin،HIGH)؛
فاصله = مدت × ۰٫۰۳۴/۲;
esp.print(“GET /insert.php?value=”);
esp.print(distance);

پس از اینکه ماژول ESP-8266 یک اتصال TCP با سرور برقرار کرد، هر داده ای که از آردوینو دریافت می شود بلافاصله به شبکه ارسال می شود. رشته ای که از طریق ماژول ESP Wi-Fi به سرور منتقل می شود، یک فایل PHP خاص واقع در یک پوشه خاص را فراخوانی می کند. اسکریپت زیر که در فایل PHP موجود است، زمانی که رشته کوئری با مقدار اندازه گیری به سرور می رسد، با پایگاه داده ارتباط برقرار می کند.

if (isset( $ _GET[‘value’])) {
$ conn = mysqli جدید ( $ server_name , $ server_username, $ server_password, $ database_name);
}

علاوه بر این، در همان فایل، یک پرس و جوی SQL وجود دارد که در صورت اتصال، مقدار اندازه گیری و زمان جاری را در جدول صحیح بارگذاری می کند.

$ sql = “INSERT INTO VALUES sensor (”, ‘ $ datenow’, ‘ $ value’)”;

برای به دست آوردن و آپلود داده ها از سنسور در مدل BIM، استفاده از پلاگین Revit Dynamo ضروری است. این یک نرم افزار برنامه نویسی بصری منبع باز است که امکان تولید اسکریپت هایی را برای خودکارسازی کارهای تکراری فراهم می کند و مشکلات مدل سازی سه بعدی را در Revit ساده می کند. رابط Dynamo از طریق اتصال گره ها کار می کند. هر گره شی ای است که عملیات خاصی را انجام می دهد و می تواند از طریق پورت های ورودی و خروجی به گره های دیگر متصل شود. به لطف بسته Slingshot، که می تواند روی Dynamo نصب شود، می توان از گره هایی استفاده کرد که اتصال به پایگاه داده RDBMS ایجاد شده با MySQL یا Postgres را فعال می کند. طرح برنامه نویسی در Dynamo به چهار بلوک گره تقسیم می شود ( شکل ۴ ).

بلوک اول (به رنگ نارنجی) داده ها را از پایگاه داده جمع آوری می کند. هنگامی که اتصال برقرار شد، از هر گره برای ایجاد پرس و جوهای SQL خاص استفاده می شود که تمام داده ها را در یک جدول جمع آوری می کند ( شکل ۵ )، که امکان انتخاب آخرین مقدار ثبت شده توسط حسگر را از طریق اتصال Open Database Connectivity (ODBC) فراهم می کند.

از طریق دومین بلوک گره ها (به رنگ بنفش)، آخرین مقدار ثبت شده به عنوان یک ویژگی در پارامتر شی ۳ بعدی ایجاد شده در Revit درج می شود ( شکل ۶ ). در این روش، تنظیم فرمت صحیح پارامتر، با توجه به نوع مقداری که باید درج شود، ضروری است. به عنوان مثال، زمان و تاریخی که باید در پارامتر Date بارگذاری شود نیاز به تبدیل عدد به رشته دارد.

در نهایت، بلوک سوم (به رنگ سبز) اعلامیه بصری را در داخل مدل Revit 3D ایجاد می کند. به طور خاص، اگر داده های ثبت شده بالاتر یا کمتر از مقدار آستانه مشخصی باشد که قبلاً توسط یک ساختار بولی تعیین شده بود، قسمت خاصی از مدل گرافیکی سه بعدی تغییر رنگ می دهد ( شکل ۷ ).

بلوک چهارم از گره ها برای رفع کمبود Dynamo ایجاد شده است، که اگر داده های ورودی همه گره ها همیشه یکسان باشد، برنامه را به طور خودکار دوباره اجرا نمی کند، همانطور که در بخش مربوطه توضیح داده شده است.

۴٫ نتایج، مسائل و راه حل ها

یک سری مشکلات در طول آزمایش شناسایی شد. این مشکلات عمدتاً به اتصال Dynamo و ماژول Wi-Fi ESP8266ex به سرور مربوط می شود.

در این زمینه، بسته Slingshot موجود برای Dynamo، که امکان اتصال به پایگاه داده SQL را فراهم می کند، گره هایی را برای اتصال به MySQL یا Postgres و گره هایی را برای پرس و جو از این پایگاه داده ها ارائه می دهد. هنگامی که داده های دسترسی به پایگاه داده در گره اتصال وارد شد، یک رشته اتصال، که سپس به عنوان ورودی به گره پرس و جو ارسال می شود، به دست می آید. با این حال، به نظر می رسد این گره های اتصال در حال حاضر به درستی کار نمی کنند. مشکل با استفاده از گره های پرس و جو بر اساس پیوند ODBC، که رشته اتصال به صورت دستی وارد شده است، دور زده شد. با این حال، در این مورد، رایانه باید قبلاً از طریق اتصال ODBC به سرور متصل باشد. گره پرس و جو ODBC دارای سه ورودی است:

رشته اتصال؛
رشته پرس و جو SQL.
تغییر وضعیت.

دو ورودی اول باید همیشه ثابت بمانند. در عوض، ورودی سوم، به نام “toggle”، یک ورودی بولی است که می تواند فقط مقادیر “true” و “false” را فرض کند که به ترتیب اجرای پرس و جو را شروع و متوقف می کنند. با قرار دادن این ورودی برابر با “true” و باقی گذاشتن آن همیشه یکسان، دستور اجرا می شود، با بررسی بعدی در پایگاه داده، تنها بار اول.

یک برنامه ایجاد شده با Dynamo را می توان به سه روش اجرا کرد:

حالت دستی، که در آن اپراتور شروع می کند و برنامه فقط یک بار اجرا می شود.
یک حالت خودکار، که در آن، پس از شروع، برنامه فعال باقی می ماند.
یک حالت دوره ای، که در آن برنامه پس از یک دوره معین دوباره شروع می شود.

با این حال، اگر مقادیر ورودی در گره ها همیشه ثابت بماند، نرم افزار اقدامات (در این مورد، جمع آوری داده ها از پایگاه داده) را بیش از یک بار تکرار نمی کند. این احتمالاً برای جلوگیری از ایجاد حلقه های نامحدود که می تواند نرم افزار را خراب کند اتفاق می افتد. برای انجام بررسی بعدی در پایگاه داده، باید به صورت دستی روی سوئیچ با تغییر مقدار در “false”، اجرا را مجدداً شروع کنید، سپس آن را به حالت true برگردانید و اجرا را مجدداً شروع کنید. به همین دلیل، بلوک چهارم گره ها، همانطور که قبلا ذکر شد، برای خودکار کردن این فرآیند درج شده است. سپس این بلوک به منظور ارسال آخرین عنصر از یک لیست از دو عنصر ساخته شد که ترتیب آنها به طور مداوم توسط سوئیچ معکوس می شود. مقادیر ارسال شده به عنوان ورودی به سوییچ، مقدار بولی “true” و زمان هستند. استفاده از مقدار “زمان” که به طور مداوم تغییر می کند، همچنین در این مورد برای اطمینان از اینکه ترتیب عناصر در لیست به طور مداوم معکوس می شود، ضروری است، که در صورت استفاده از مقادیر استاتیک این اتفاق نمی افتد. به این ترتیب، در هر اجرای برنامه، گره ODBC یک بار ورودی true را دریافت می کند و آن را وادار به بررسی پایگاه داده می کند و ورودی زمان به صورت “نادرست” یا قطع ارتباط گره تفسیر می شود. بنابراین، ورودی خودکار بعدی مقدار “true” به عنوان راه اندازی مجدد برنامه با یک ورودی جدید خوانده می شود ( و ورودی زمان به عنوان “نادرست” یا قطع ارتباط گره تفسیر می شود. بنابراین، ورودی خودکار بعدی مقدار “true” به عنوان راه اندازی مجدد برنامه با یک ورودی جدید خوانده می شود ( و ورودی زمان به عنوان “نادرست” یا قطع ارتباط گره تفسیر می شود. بنابراین، ورودی خودکار بعدی مقدار “true” به عنوان راه اندازی مجدد برنامه با یک ورودی جدید خوانده می شود (شکل ۸ ).

با در نظر گرفتن سایر مسائل، اتصال ماژول Wi-Fi ESP8266ex به آردوینو به سادگی سنسور HC-SR04 نبوده است. در حالی که سیگنال سنسور اولتراسونیک را می توان از طریق کد برنامه نویسی بارگذاری شده در آردوینو خواند، ارتباط با ماژول ESP را می توان از طریق دستورات خاص یا یک اسکریپت C که مستقیماً در داخل آن بارگذاری می شود برقرار و کنترل کرد. علاوه بر این، بسته به سیستم عامل نصب شده، ماژول ESP می تواند به انواع مختلف دستورات پاسخ دهد. با این حال، اسناد موجود در این زمینه به صورت آنلاین ناقص و نامشخص است.

ماژول ارائه شده حاوی سیستم عامل از پیش نصب شده است که با دستورات AT سازگار نیست. بنابراین، نمی تواند یک ارتباط ساده با آردوینو ایجاد کند، و نصب دیگری را ضروری می کند. علاوه بر این، تنظیمات اتصال به برد آردوینو که با برنامه نویسی ماژول ESP نهایی شده است، با تنظیمات استفاده استاندارد برد متفاوت است. در واقع در مورد برنامه نویسی مستقیم ماژول ESP یا نصب فریمور، باید از آداپتور USB/TTL استفاده کرد یا همان برد آردوینو را تنظیم کرد که از طریق اتصالات مناسب بین دو ماژول دور زده شود ( شکل ۹ ).

علاوه بر این، نرخ باود ماژول ESP8266 که روی ۱۱۵۲۰۰ تنظیم شده است، با حسگر اولتراسونیک HC-SR04 متفاوت است که در عوض ۹۶۰۰ باود است. آردوینو نمی‌تواند همزمان دو ارتباط سریال را با نرخ باود متفاوت باز نگه دارد و به همین دلیل، لازم است نرخ باود ESP را به ۹۶۰۰ تغییر دهیم. اما پس از تنظیم مجدد، ممکن است ماژول به نرخ باود اولیه برگردد. برای جلوگیری از این رفتار، یک دستور شروع در اسکریپت آردوینو درج شده است که همیشه نرخ باود صحیح را برای این برنامه تنظیم می‌کند. در این عملیات، اتصال سرور برخی از مشکلات را برگرداند. در وهله اول، دستورات AT می توانند ماژول ESP را به یک شبکه Wi-Fi متصل کنند و یک اتصال TCP را به یک سرور راه دور متصل به همان شبکه برقرار کنند. هنگامی که حالت SoftAP + Station فعال شد و اتصال به روتر تنظیم شد، پس از هر بار اتصال مجدد، ماژول آدرس‌های IP را که بخشی از زیرشبکه سرور نبودند، در نظر گرفت و اتصال TCP از کار افتاد. پس از اختصاص یک آدرس IP صحیح، اتصال TCP به درستی برقرار شد و داده ها ارسال شدند. همیشه با در نظر گرفتن اتصال، دستور AT + CIPSEND که ماژول را برای ارسال داده تنظیم می کند، به دو صورت قابل استفاده است. در حالت اول، پس از برقراری ارتباط TCP، اسکریپت فرمان با اندازه بیت داده ها برای ارسال دنبال می شود و اگر OK از تراشه دریافت شود، داده ها می توانند ارسال شوند. اتصال TCP به درستی برقرار شد و داده ها ارسال شدند. همیشه با در نظر گرفتن اتصال، دستور AT + CIPSEND که ماژول را برای ارسال داده تنظیم می کند، به دو صورت قابل استفاده است. در حالت اول، پس از برقراری ارتباط TCP، اسکریپت فرمان با اندازه بیت داده ها برای ارسال دنبال می شود و اگر OK از تراشه دریافت شود، داده ها می توانند ارسال شوند. اتصال TCP به درستی برقرار شد و داده ها ارسال شدند. همیشه با در نظر گرفتن اتصال، دستور AT + CIPSEND که ماژول را برای ارسال داده تنظیم می کند، به دو صورت قابل استفاده است. در حالت اول، پس از برقراری ارتباط TCP، اسکریپت فرمان با اندازه بیت داده ها برای ارسال دنبال می شود و اگر OK از تراشه دریافت شود، داده ها می توانند ارسال شوند.

با این حال، این راه حل مشکل ساز است، زیرا اگر اندازه واقعی داده ها با اندازه ای که قبلا نشان داده شد متفاوت باشد، تراشه تمایل به گیر کردن دارد. از طرف دیگر، هر بار که اتصال TCP برقرار می شود، فرض می کند که ماژول روی UART-WiFi تنظیم شده است. در این مرحله لازم است دستور ارسال داده را تایپ کنید. پس از دریافت OK از تراشه، انتقال اطلاعات بدون نگرانی در مورد اندازه داده ها شروع می شود تا زمانی که دستور توقف ارسال شود.

۵٫ نتیجه گیری و کاربردهای آینده

این کار حوزه وسیع کاربرد و امکانات عظیمی را که تطبیق بین حسگرها و فناوری BIM برای مدیریت ساختمان ارائه می‌دهد، برجسته می‌کند. یک اندازه گیری ساده از فاصله، اعمال شده بر روی خطوط مرکزی یک پرتو و اتصال آنلاین به نمایش BIM مجازی مدل، به اطلاعات استراتژیک برای نظارت، کنترل و مدیریت سازه ها تبدیل می شود. مثال ما، که در آزمایشگاه بازتولید شده است، فرآیند را بر روی یک مدل مقیاس‌بندی شده نشان می‌دهد، اما سیستم اتصال را می‌توان با همان پیکربندی که بر روی یک مدل واقعی از یک تیر یک پل کار می‌کند، ساختار داد تا نظارت بلادرنگ و کنترل احتمالی متعاقب آن انجام شود. ساختاری که از ارتباط با مدل BIM استفاده می کند. با در نظر گرفتن این مورد آخر، قابلیت های حسگر برای اکتساب داده ها باید متفاوت باشد، به دست آوردن در همان زمان، تعامل مشابه با مدل BIM از طریق ارتباط با پایگاه داده RDBMS. گام بعدی این تحقیق می تواند پیاده سازی چندین حسگر در داخل سیستم برای به دست آوردن اطلاعات در زمان واقعی بیشتر باشد. با مقایسه راه حل موجود در این کار با فناوری های نظارتی موجود که شامل زیرساخت ها می شود، هزینه ها به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در واقع، راه حل جمع آوری و انتقال داده مورد بحث از مصرف انرژی کم استفاده می کند و می تواند به یک پنل خورشیدی متصل شود، یک منبع تغذیه خورشیدی مستقل که فعالیت نظارتی پایدار و مستمر را تضمین می کند. به همین دلیل، راه حل پیشنهادی می تواند به عنوان یک سیستم کم هزینه برای هشدار مدیران زیرساخت با گزارش خطرات احتمالی سازه های تحت نظارت مفید باشد. سپس ساختارهای انتخاب شده را می‌توان با استفاده از سیستم‌های نظارتی گران‌تر با دقت بیشتری شناسایی کرد. پیشرفت‌های آینده در این آزمایش موارد واقعی زیرساخت پل را در نظر می‌گیرند، جایی که لازم است حسگرهایی با سطح وضوح بالاتر و برد فاصله وسیع‌تر (به همان روش متصل شده) به منظور تشخیص جابجایی‌های عمودی مربوط به خمش سازه اتخاذ شود. (جدول ۱ ).

با توجه به دقت نتایج، ادغام یک شبکه حسگر دقیق‌تر مبتنی بر فناوری‌های اخیر خودرو و ادغام کرنش‌سنج‌ها و شتاب‌سنج‌ها می‌تواند فرصتی واقعی برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نظارتی برای زیرساخت‌های پل در آینده ارائه دهد.

تعامل بین فن‌آوری‌های حسگر، پایگاه داده RDBMS و کاربرد BIM نشان‌دهنده یک زمینه تحقیقاتی چند رشته‌ای است که نقش کلیدی در مدیریت ساختارهای عمرانی ایفا خواهد کرد.

منابع

کرمیدجیان، ع. Straser، EG; منگ، تی. قانون، ک. Sohn, H. نظارت بر آسیب های سازه ای برای سازه های عمرانی. بین المللی ساختار کارگاهی. مانیتور سلامت. ۱۹۹۷ ، ۳۷۱-۳۸۲٫ [ Google Scholar ]
Xu، YL; چن، ب. کنترل ارتعاش یکپارچه و نظارت بر سلامت سازه‌های ساختمان با استفاده از میراگرهای اصطکاکی نیمه فعال: بخش اول – روش‌شناسی. مهندس ساختار. ۲۰۰۸ ، ۳۰ ، ۱۷۸۹-۱۸۰۱٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دسی، دی. Camerlengo، G. تکنیک های شناسایی آسیب از طریق تحلیل انحنای معین: بررسی اجمالی و مقایسه. مکانیک. سیستم فرآیند سیگنال ۲۰۱۵ ، ۵۲ ، ۱۸۱-۲۰۵٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
زینو، آر. آرتز، اس. کلازی، جی. ماگارو، اف. مدوری، اس. میسلی، ع. Venneri، A. نظارت بر سلامت ساختاری (SHM). در اینترنت اشیا برای اکوسیستم های شهری هوشمند. اینترنت اشیا (فناوری، ارتباطات و محاسبات) ؛ Cicirelli, F., Guerrieri, A., Mastroianni, C., Spezzano, G., Vinci, A., Eds.; Springer: Cham، سوئیس، ۲۰۱۹; ص ۲۲۵-۲۴۹٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
داس، اس. سها، پ. تکنیک‌های تشخیص آسیب مبتنی بر لرزش پاترو، SK که برای نظارت بر سلامت سازه‌ها استفاده می‌شود: یک بررسی جی. مدنی. ساختار. مانیتور سلامت. ۲۰۱۶ ، ۶ ، ۴۷۷-۵۰۷٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
پارک، اچ اس. لی، اچ ام. عادلی، ح. لی، آی. یک رویکرد جدید برای نظارت بر سلامت سازه ها: اسکن لیزری زمینی. Comput.-Aided Civ. زیرساخت. مهندس ۲۰۰۷ ، ۲۲ ، ۱۹-۳۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
پارک، جنوب غربی؛ پارک، اچ اس. کیم، جی اچ. عادلی، مدل اندازه‌گیری جابجایی سه بعدی برای پایش سلامت سازه‌ها با استفاده از سیستم ضبط حرکت. اندازه گیری ۲۰۱۵ ، ۵۹ ، ۳۵۲-۳۶۲٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ورپیلوت، اس. کروگر، جی. بنوایچ، دی. Clément، D. انحراف عمودی یک پل بتنی پیش تنیده به دست آمده با استفاده از سنسورهای تغییر شکل و شیب سنج. ساختار ACI. J. ۱۹۹۸ , ۹۵ , ۵۱۸-۵۲۶٫ [ Google Scholar ]
Teixeira de Freitas، S. کولشتاین، اچ. Bijlaard، F. نظارت ساختاری یک عرشه پل فولادی ارتوتروپیک تقویت شده با استفاده از داده های کرنش. ساختار. مانیتور سلامت. ۲۰۱۲ ، ۱۱ ، ۵۵۸-۵۷۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
موسی، MA; یوسف، م.م. Udi، UJ; نذری، اف.ام. کامارودین، MK; پارک، GAR؛ Assi، LN; قهاری، SA کاربرد همبستگی تصویر دیجیتال در پایش سلامت سازه زیرساخت های پل: مروری. Infrastructures ۲۰۲۱ , ۶ , ۱۷۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
بارازتی، ال. بنفی، ف. برومانا، آر. پرویتالی، م. Roncoroni، F. مدلسازی و نظارت یکپارچه پل قرون وسطایی azzone visconti. در مجموعه مقالات هشتمین کارگاه اروپایی نظارت بر سلامت ساختاری (EWSHM 2016)، بیلبائو، اسپانیا، ۵ تا ۸ ژوئیه ۲۰۱۶؛ صص ۵-۸٫ [ Google Scholar ]
داویلا دلگادو، جی.ام. باتلر، LJ; گیبونز، ن. بریلاکیس، آی. الشفیع، م.ز. میدلتون، سی. مدیریت داده های نظارت ساختاری پل ها با استفاده از BIM. Proc. Inst. مدنی Eng.-Bridge Eng. ۲۰۱۷ ، ۱۷۰ ، ۲۰۴-۲۱۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
دنگ، ال. لای، اس. ما، جی. لی، ال. ژونگ، ام. لیائو، ال. Zhou, Z. مدیریت اطلاعات و نظارت بر سلامت و ایمنی ساختار پل بر اساس BIM. J. آرشیت آسیایی. ساختن. مهندس ۲۰۲۱ ، ۲۱ ، ۱-۱۲٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
بله، سی. باتلر، ال. کالکا، بی. ایانگورازوف، م. لو، کیو. گریگوری، ا. جیرولامی، م. میدلتون، سی. یک پل دیجیتالی دوقلوی برای نظارت بر سلامت ساختاری. در نظارت بر سلامت ساختاری ۲۰۱۹: فعال کردن مدیریت هوشمند سلامت چرخه زندگی برای اینترنت اشیاء صنعتی (IIOT) – مجموعه مقالات دوازدهمین کارگاه بین المللی نظارت بر سلامت ساختاری، آنلاین، ۱۰ تا ۱۲ سپتامبر ۲۰۱۹؛ دانشگاه استنفورد: استنفورد، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۱۹؛ جلد ۱، ص ۱۶۱۹–۱۶۲۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Isikdag، U. آینده مدل سازی اطلاعات ساختمان: BIM 2.0. در مدل های اطلاعات ساختمان پیشرفته. SpringerBriefs در علوم کامپیوتر ; Springer: Cham, Switzerland, 2015; صص ۱۳-۲۴٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وانگ، اچ. گلوحک، ع. مایسنر، اس. تفضلی، ر. ادغام اطلاعات Bim و حسگر زنده برای نظارت بر عملکرد انرژی ساختمان. در مجموعه مقالات سی امین کنفرانس بین المللی CIB W78، بیروت، لبنان، ۱۷-۱۹ اکتبر ۲۰۱۲; جلد ۳۰، صص ۳۴۴–۳۵۲٫ [ Google Scholar ]
وو، جی. ویلزمن، جی. کانگ، دی. استفاده از مدل سازی اطلاعات ساختمانی. در کنگره تحقیقات ساخت و ساز ۲۰۱۰: نوآوری برای تغییر شکل عمل ساخت و ساز ; موسسه ساخت و ساز ASCE: Banff، AB، کانادا، ۲۰۱۰; صص ۵۳۸-۵۴۸٫ [ Google Scholar ]
چن، جی. بلبل، ت. تیلور، جی. اولگون، جی. مطالعه موردی تعبیه داده‌های حسگر زیرساخت‌های زمان واقعی در BIM. در کنگره تحقیقات ساختمانی ۱۳۹۳ ; انجمن مهندسین عمران آمریکا (ASCE): آتلانتا، GA، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۱۴; صص ۲۶۹-۲۷۸٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
لیو، ز. دنگ، زی. روش سیستماتیک ادغام فناوری BIM و حسگر برای طراحی ساخت و ساز پایدار. J. Phys. Conf. سر. ۲۰۱۷ , ۹۱۰ , ۰۱۲۰۷۱٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
آیت لمالم، س. یعقوبی، ر. سباری، من. Doukari, O. گسترش استاندارد IFC برای فعال کردن مدیریت عملیات و تعمیر و نگهداری جاده از طریق OpenBIM. ISPRS Int. J. Geo-Inf. ۲۰۲۱ ، ۱۰ ، ۴۹۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کالوجیانی، ای. ون اوستروم، پی. دیموپولو، ای. Lemmen, C. مدیریت زمین سه بعدی: بررسی و چشم انداز آینده در زمینه چرخه حیات توسعه فضایی. ISPRS Int. J. Geo-Inf. ۲۰۲۰ ، ۹ ، ۱۰۷٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
برومانا، آر. اورنی، د. بارازتی، ال. کوکا، بی. پرویتالی، م. Banfi, F. بررسی و اسکن به مدل BIM برای دانش میراث ساخته شده و مدیریت فعالیت های حفاظتی. در تحول دیجیتالی فرآیندهای طراحی، ساخت و مدیریت محیط ساخته شده ؛ Daniotti, B., Gianinetto, M., Della Torre, S., Eds. Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، ۲۰۲۰؛ صص ۳۹۱-۴۰۰٫ [ Google Scholar ]
لی، جی. چو، جی. هام، اس. لی، تی. لی، جی. یون، SH; یانگ، HJ سیستم ناوبری جرثقیل برجی مبتنی بر BIM و سنسور برای بالابرهای کور. خودکار ساخت و ساز ۲۰۱۲ ، ۲۶ ، ۱-۱۰٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دینگ، LY; ژو، سی. دنگ، QX; لو، HB; بله، XW; Ni، YQ; Guo, P. سیستم هشدار اولیه ایمنی در زمان واقعی برای ساخت گذرگاه در تونل مترو بستر رودخانه یانگ تسه بر اساس اینترنت اشیا. خودکار ساخت و ساز ۲۰۱۳ ، ۳۶ ، ۲۵-۳۷٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Tagliabue, LC; Ciribini، ALC یک رویکرد IoT مبتنی بر BIM برای مدیریت سایت ساخت و ساز. جبهه جدید. ساخت و ساز مدیریت کارگاه ۲۰۱۸ ، ۹ ، ۱۳۶-۱۴۵٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
لی، ن. بکریک-گربر، بی. کریشناماچاری، بی. Soibelman, L. یک الگوریتم محلی سازی داخلی با محوریت BIM برای پشتیبانی از آتش سوزی ساختمان. خودکار ساخت و ساز ۲۰۱۴ ، ۴۲ ، ۷۸-۸۹٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دسوگوس، جی. کواکرو، ای. روبیو، جی. گاتو، جی. Perra, C. BIM و حسگرهای IoT: چارچوبی برای نظارت بر داده‌های مصرف و شرایط داخلی ساختمان‌های موجود. Sustainability ۲۰۲۱ , ۱۳ , ۴۴۹۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
هو، جی. لی، ال. خو، ز. چن، کیو. لیو، ی. Qiu, B. یک سیستم مدیریت هشدار تصویری مبتنی بر BIM برای نظارت بر سلامت ساختاری یکپارچه با شبکه LSTM. KSCE J. Civ. مهندس ۲۰۲۱ ، ۲۵ ، ۲۷۷۹-۲۷۹۳٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Kensek، KM ادغام حسگرهای محیطی با BIM: مطالعات موردی با استفاده از Arduino، Dynamo و Revit API. Inf. Construcciòn ۲۰۱۴ ، ۶۶ ، ۱-۹٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
ربیعی، ر. رویکرد ردیابی مولتی برنولی کارلسون، جی. برای نظارت بر اشغال ساختمان‌های هوشمند با استفاده از آرایه سنسور مادون قرمز با وضوح پایین. Remote Sens. ۲۰۲۱ , ۱۳ , ۳۱۲۷٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
شولد، سی. شوشتری، ح. هلویگ، ن. استرنبرگ، H. L5IN: مروری بر یک پروژه آزمایشی ناوبری داخلی. Remote Sens. ۲۰۲۱ , ۱۳ , ۶۲۴٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
مرزوق، م. Abdelati, A. نظارت بر آسایش حرارتی در مترو با استفاده از مدل سازی اطلاعات ساختمان. انرژی ساخت. ۲۰۱۴ ، ۸۴ ، ۲۵۲-۲۵۷٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
اوشی، م. مورفی، جی. طراحی سیستم نظارت بر سلامت ساختاری یکپارچه BIM برای یک فانوس دریایی تاریخی. Buildings ۲۰۲۰ , ۱۰ , ۱۳۱٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ریاض، ز. ارسلان، م. کیانی، ع.ک. Azhar, S. CoSMoS: یک راه حل یکپارچه مبتنی بر BIM و حسگر بی سیم برای ایمنی کارگران در فضاهای محدود. خودکار ساخت و ساز ۲۰۱۴ ، ۴۵ ، ۹۶-۱۰۶٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
وو، جی اچ. پترسون، MA; گلیسون، ب. توسعه یک مدل پردیس مجازی در یک محیط بازی-موتور تعاملی برای ساختن معیارهای انرژی. جی. کامپیوتر. مدنی مهندس ۲۰۱۶ , ۳۰ , C4016005. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
سرگی، آی. مالاگنینو، آ. روزیتو، آرسی لاکاسا، وی. کورالو، آ. Patrono، L. یکپارچه سازی فناوری های BIM و IoT در سیستم های مدیریت آتش نوآورانه. در مجموعه مقالات پنجمین کنفرانس بین المللی ۲۰۲۰ در زمینه فناوری های هوشمند و پایدار (SpliTech)، اسپلیت، کرواسی، ۲۳ تا ۲۶ سپتامبر ۲۰۲۰؛ صص ۱-۵٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
تانگ، اس. شلدن، DR; ایستمن، سی ام. پیشداد بزرگی، پ. گائو، ایکس. مروری بر مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) و ادغام دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT): وضعیت فعلی و روندهای آینده. خودکار ساخت و ساز ۲۰۱۹ ، ۱۰۱ ، ۱۲۷-۱۳۹٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
دیو، بی. بودا، ا. نورمینن، ا. Främling، K. چارچوبی برای ادغام BIM و IoT از طریق استانداردهای باز. خودکار ساخت و ساز ۲۰۱۸ ، ۹۵ ، ۳۵-۴۵٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ژائو، ز. گائو، ی. هو، ایکس. ژو، ی. ژائو، ال. کین، جی. Guo2، J. لیو، ی. یو، سی. Han, D. ادغام BIM و IoT برای مدیریت پل هوشمند. در سری کنفرانس های IOP: علوم زمین و محیط زیست ; انتشارات IOP: بریستول، انگلستان، ۲۰۱۹; جلد ۳۷۱، ص. ۰۲۲۰۳۴٫ [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]

شکل ۱٫ طرح کاربردی.

شکل ۲٫ شبیه سازی رفتار یک تیر کج.

شکل ۳٫ طرح اتصال بین Arduino Uno، حسگر اولتراسونیک HC-SR04 و ماژول Wi-Fi ESP8266ex.

شکل ۴٫ تجسم طرح دینامو. ( A ) – بلوک سوئیچ گره ها. ( B )—گره های اتصال MySQL ODBC. ( C ) – عنصر Revit و گره های انتخاب پارامتر. ( D ) – گره‌های برجسته‌کننده عنصر.