یادداشت هایی در باره پایش سلامت سازه

ساختمان های امروزی حاصل پیشرفت در سیستم سازه ای و تکنولوزی بکار رفته در آنها می باشد. در طول زمان، قسمت های مختلفی از آن توسعه پیدا کرده تا امروز با ساختمان های مدرنی رو برو باشیم که هر یک از اجزاء آن از قبیل سیستم های روشنایی، حفاظتی، حرارتی، تهویه مطبوع به طور مستقل قابل انتخاب بوده و در یک سیستم یکپارچه در کنار هم به ساکنین ساختمان خدمات لازم را ارائه نمایند.

ولی امروزه مالکین ساختمان ها صرفا به کارایی این سیستم ها از نظر آسایش، کفایت و ایمنی بسنده ننموده و تاثیر آنها بر محیط زیست، شبکه برقی و غیره را بیش از پیش در نظر می گیرند. برای نیل به این اهداف، ضروریست تا این اجزاء بطور یکپارچه، کار آمد و دینامیک به سیستم ساختمانی متصل باشند.

در ابتدایی ترین سطح، در یک ساختمان هوشمند سعی می گردد تا هزینه ها کاهش یابد و تاثیر زیان بار فعالیت یک ساختمان در چرخه عمر آن بر محیط اطراف به حداقل برسد. ساختمان هوشمند از فناوری اطلاعات در هنگام  بهره برداری از ساختمان استفاده کرده وعملکرد کلی ساختمان را با تبادل اطلاعات بدست آمده از هر یک از سیستم های به سطح مطلوبی می رساند.

یک ساختمان هوشمند می بایست ارتباط های ذیل را برقرار نماید:

•  ارتباط بین سیستم های مختلف

ساختمان های مدرن شامل تجهیزات مکانیکی پیچیده، سیستم های کنترلی پیشرفته و اجزاء مناسب جهت تامین ایمنی و آسایش جهت ساکنان می باشند. اکثر این تجهیزات توسط ارتباط دستگاه به دستگاه اطلاعات لازم را در مسیر های مشخصی منتقل می کنند. ولی در یک ساختمان هوشمند ضروریست این ارتباط به صورت گسترده تری با تمام تجهیزات مستقر در ساختمان ایجاد گردد. به عنوان مثال : استفاده از اطلاعات دمای محیط خارجی و نیاز ساکنین جهت استفاده بهینه و افزایش بهره وری سیستم برودتی و تهویه مطبوع و یا استفاده از اطلاعات ورود و خروج ساکنین جهت روشن و یا خاموش کردن روشنایی و یا کم و زیاد کردن سیستم گرمایش و یا سرمایش.

• ارتباط افراد و تکنولوژی

هیچ سیستمی پیشرفته ای بدون امکان دخالت فرد کامل نمی باشد. ساکنین ساختمان و یا مدیر تاسیسات و تجهیزات می بایست بتوانند بطور ساده و با هزینه کم از سیستم در نظر گرفته در ساختمان هوشمند استفاده نموده و ارتباط برقرار نماید. 

• ارتباط با لایه های پایین تر سیستم

یک ساختمان هوشمند به منزله یک ابر-سیستم بوده تا ارتباط سیستم های دیگر در زیر مجموعه خود را به نحو احسن برقرار نماید تا هزینه های بهره برداری کاهش دهد.

• ارتباط با محیط بیرونی

جمع آوری اطلاعات و نگهداری آن در مجموعه داخلی یک ساختمان اثر بخشی لازم را ندارد. لازم است این اطلاعات با خارج نیز تبادل گردد. این تبادل اطلاعات می تواند در کل ساختمان های یک سازمان باشد. استفاده از سیستم های مبتنی بر وب جهت تبادل این اطلاعات قابل استفاده می باشد.

• ارتباط با شبکه هوشمند برق (در صورت وجود)

دریافت اطلاعات از شبکه برق  هوشمند شهری به منظور کنترل مصرف در ساختمان و یا فروش برق به شبکه در صورت وجود سیستم های تولید برق (خورشیدی و بادی) در ساختمان.  دریافت اطلاعات از شبکه برق هوشمند در خصوص بار شبکه و بررسی آن در سیستم هوشمند ساختمان و تنظیم مصرف برق.

• ارتباط با یک آینده هوشمند

مزایای یک ساختمان هوشمند فراتر از محدوده ساختمان می باشد. مصرف برق کاهش می یابد، گاز های گلخانه ای به حداقل می رسد، وسایط نقلیه برقی به عنوان یک باطری متحرک افراد را شهر جابجا می نماید. ساختمان هوشمند فراتر از کنترل (مثلا) حرارت و یا برق می باشد، بلکه با زیرساخت اطلاعاتی که فراهم می کند یک جهان هوشمند را می سازد.

-  شامگاه روز 21 آبان ماه 1396 در ساعت 21:48:16 به وقت محلی زمین لرزه شدیدی با بزرگای گزارش شده 7/3 در غرب کشور به وقوع  پیوست (http://www.bhrc.ac.ir/news/ID/8197)
-  رومرکز این رویداد ناحیه ای در مجاورت شهرستان سرپل ذهاب در استان کرمانشاه و پیرامون مرز ایران و عراق بوده است (همان مرجع)
-  حداکثر شتاب از این زمین لرزه در ایستگاه سرپل ذهاب ثبت شده است . این شتاب در مولفه های افقی به حدود 700 سانتی متر بر مجذور ثانیه و بر روی شتاب قائم حدود 400 سانتی متر بر مجذور ثانیه رسیده است (همان مرجع)
-  دستگاههای شتابنگار در 99 ایستگاه کشور این زله را ثبت کرده اند (http://smd.bhrc.ac.ir/Portal/fa/BigQuakes/Details/125)
-   شتاب ثبت شده در ایستگاه سرپل ذهاب ( T=553 cm/s2, V=385cm/s2 , L=684 cm/s2) می باشد (لازم به توضیح است سرعت موج برشی خاک در ایستگاه سرپل ذهاب 619 متر بر ثانیه می باشد)و شتاب مبناطرح شهر سرپل ذهاب با پهنه خطر پذیری نسبی زیاد (A=0/30) و با توجه به ضریب بازتاب B(در حدود 0/7 ثانیه مربوط با ساختمان بنتی 7 طبقه)، مقدار شتاب روی زمین  در آن  (با در نظر گرفتن نوع خاک)بین  0/4 تا 0/8 شتاب جاذبه می تواند متغیر باشد.
-  ساختمان های مسکن مهر در این شهر از نظر سازه رفتار نسبتا خوبی در برابر این شتاب داشته اند و هیچ گونه تخریب کلی و یا سقوط طبقات در آنهاگزارش نشده است. یکی از دلایل آن می تواند شکل پذیری خوب این سازه ها و جذب انرژی با توجه به شکل پذیری قاب های سازه ای آنها باشد.
-  می توان پیش بینی کرد که این تغییر شکل زیاد باعث دریف بالای 0/02ارتفاع  در این سازه ها را گردیده است که دلیل اصلی خرابی و ریزش نما های آنها گشته است. این مقدار برای زله سطح بهره برداری 0/005 تا 0/008 ارتفاع طبقه می باشد تا از خسارت به نما و اتصالات غیر سازه ای جلو گیری گردد. همانطور که در بالا ذکر شده با توجه به شتاب زله در این شهر، تغییر شکل نسبی طبقات این سازه احتمالا به مراتب بالا تر از مقادیر آیین نامه ای بوده است.
-  عدم رعایت روش های استاندارد در  اتصال این دیوارها با سازه ساختمان باعث این خرابی ها گشته است که متاسفانه این رویه در اکثر ساختمان های شخصی ساز کشور وجود دارد و مختص مسکن های مهر نمی باشد.
-  ساختمان های مسکن مهر سرپل ذهاب که در عکس های منتشر شده در فضای مجازی دیده می شوند ساختمان های بتنی 7 طبقه  می باشند که که طبق استاندارد 2800 ارتعاشی حدود 0/7 ثانیه  دارند (البته واقعی می تواند متفاوت باشد). برای بررسی خرابی این سازه ها می بایست محتوی فرکانسی امواج ثبت شده در این شهر بررسی گردد. 
-  مقایسه رفتار ساختمان های مسکن مهر در شهر سرپل ذهاب در مجاورت کانون زله و با شتاب افقی حدود 0/7شتاب جاذبه با ساختمان های شهر های دیگر مثل کرمانشاه (120 کیلومتری سرپل ذهاب) با شتاب ثبت شده 0/056 شتاب جاذبه نمی تواند معیار درستی برای مقایسه باشد. بیشنه شتاب افقی در سرپل ذهاب 12/5 برابر و بیشینه شتاب قائم در این شهر 19/25 برابر شهر کرمانشاه می باشد.( http://smd.bhrc.ac.ir/Portal/fa/Records/Details/7292?c=12104)
-  با توجه به مطالب بالا بنظر می آید بحث های موجود در فضای مجازی کارشناسی نبوده و بیشتر برپایه موج های ی و عدم اطلاع گویندگان آن در خصوص ماهیت این زله و دلایل فنی خرابی های گسترده این زله می باشد.
-  لازم است کارشناسان امر پس از پایان هیجانات موجود در جامعه و پایان اسکان اولیه آسیب دیدگان این زله، فارغ از دیدگاه های ی و تنها با توجه به داده ها و اطلاعات فنی نسبت به بررسی این خسارات، گزارشات خود را تهیه نموده و در اختیار عموم قرار دهند.

علی نیوشا- دکتری زله

دوستان و همکاران گرامی
با سلام و عرض ادب
یکی از دانشجویان بنده که در زمینه هزینه یابی کیفیت پروژه های ساختمانی (دوره دکتری) مشغول است، نیاز به یکسری اطلاعات دارد که در قالب پرسشنامه های پیوست می باشد. سپاسگزار می شوم اگر بتوانید با تمکیل این پرسشنامه ها ایشان را یاری نمایید.

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdY6lgh5VwytHC-V0GEcfnhrC6H7ry6Y_nurYmUrqcWxOzqUQ/viewform?c=0&w=1&usp=mail_form_link

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdPP401a2uuu7tIJv6kitRR8gwpW_2odFZ8aaI-xmEAhKHuJQ/viewform?c=0&w=1&usp=mail_form_link

با سپاس- نیوشا

تکنولوژی اینترنت اشیاء (IOT) چیست؟
اصطلاح IOT مخفف کلمات انگلیسی (Internet of Things) می باشد و این تکنولوژی رو به رشد اصطلاحا اشاره میکند به اتصال اشیاء یا وسائل قابل استفاده به اینترنت و ارتباط و کنترل آن توسط اینترنت  و همچنین سیستم های کنترل کننده.
هدف اینترنت اشیاء (IOT) چیست؟
اینترنت اشیاء با هدف ارتباط بین سیستمهای هوشمند , مکانیکی , ماشینهای دیجیتال , اشیاء, حیوانات  یا افراد که دارای یک کد منحصر به فرد در سیستم ارتباطی و شبکه اینترنت هستند میباشد
این ارتباط  بدون حضور انسان میتواند برقرار شود و سیستمهای مرتبط میتوانند فرمانهایی را بدون دخالت انسان به همدیگر ارائه کنند.
یک مثال واضح برای این هدف میتوان به کنترل دما در خانه های هوشمند مدرن اشاره نمود.
خانه های هوشمندی که به شما امکان میدهد بصورت اتوماتیک دمای خانه خود را تنظیم کنید و در طی بازه زمانی میتواند با هوش مصنوعی قرار گرفته شده و با درک عادات رفتاری شما در ساعات مختلف روز و همچنین حضور و یا عدم حضور شما در منزل شرایط دمایی متفاوتی را برای منزل شما بصورت اتوماتیک تنظیم نماید که هم باعث آرامش شما شود و هم صرفه جویی انرژی را در بر داشته باشد.
اینترنت اشیاء (IOT)  چطور کار می کند؟
اینترنت اشیاء از بستر اینترنت استفاده مینماید و با استفاده از هوش مصنوعی خود  ( میکرو کنترلر,ها) و به کمک سنسورهای محیطی خود و همچنین قابلیتهای ارتباطی نهادینه شده  می تواند ارتبطات را فراهم کرده و یه فرمانهای مناسب یا اطلاعات لازم را به دستگاههای متصل دیگر ارائه نماید.

سیستم هوشمند سیستمی می باشد که در آن از یک حلقه بازخورد داده استفاده می شود تا شواهدی را برای یک تصمیم گیری در اختیار دهد. این سیستم قابلیت اندازه گیری، تحلیل، ارتباط و اقدام با توجه به داده های بدست آمده از حسگر های نصب شده را دارد.

سه سطح برای سیستم هوشمند قابل تعریف است:

- ثبت داده جهت استفاده آتی در طراحی و ساخت بهینه

- ثبت داده جهت تصمیم گیری بهره بردار

- ثبت داده برای اقدام خودکار (بدون دخالت انسانی)

• با پیشرفت های تکنولوژیک در عرصه دیجیتال، انقلاب چهارم صنعتی در حال اتفاق است

• هوشمند سازی زیرساخت های عمرانی (حمل و نقل، انرژی، آب و فاضلاب .) بخشی از این تغییرات خواهند بود

• کلیه روش های سنتی در این حوزه ها دستخوش تغییر خواهند شد و لازم است در خصوص بکارگیری آنها خود را آماده کنیم

• هوشمند سازی نتیجه ترکیب زیرساخت های فیزیکی با زیرساخت های دیجیتال جهت بهبود و ارتقا اطلاعات برای تصمیم گیری سریعتر و ارزان تر می باشد

• هوشمند سازی به استفاده بهینه از زیر ساخت ها کمک خواهد کرد

• هوشمند سازی به بهره برداران این امکان را می دهد تا ظرفیت های موجود وقابلیت ها را افزایش دهیم

• هوشمند سازی به بهره برداران این امکان را می دهد تا منابع خود را بطور هوشمندانه تری استفاده کنند

حسگر های وای فای شرکت BeanAir آلمان، نسل جدید حسگر های بی سیم این شرکت می باشند.

- مصرف بسیار کم انرژی

- بر مبناء تکنولوژی وای فای IEEE 802.11b/n/g

- دارای دیتا لاگر داخلی

- ضد آب IP67/NEMA6

- قابلیت اتصال با USB

- Smart Shock Detection (SSD)

- قابل مصرف در محیط با دمای منفی 40 درجه تا 65 درجه

- قابلیت استفاده جهت اینترنت اشیاء (MQTT)

- حافظه داخلی (5 میلیون دیتا)

- برد 200 متر (.L.O.S)

- ساخت آلمان

روش های پایش سلامت معمولا بر دو نوع استوار هستند:

1. روش مبتی بر مدل تحلیلی (Model based damage detection) که از یک مدل عددی استفاده میشه و با روش های بهینه سازی نسبت به به روز کردن مدل و بدست آوردن وضعیت موجود سازه از آن استفاده می شود
2. روش مستقل از مدل تحلیلی (Non-model based damage detection) که در آن فقط از داده های ارتعاشی استفاده می شود و مدل تحلیلی عددی نیاز نمی باشد

 در مبحث پایش سلامت سازه، قسمتی که بیشترین توجه را به خود جلب کرده و بیشترین تحقیقات را متوجه خود ساخته است، استخراج ویژگی‌ها است. استخراج ویژگی عبارت است از عملیات شناسایی خصوصیات حساس به آسیب در سازه و استخراج آن‌ها از داده‌های پاسخ دینامیکی اندازه‌گیری شده که این امکان را به کاربر می‌دهد تا سازه را آسیب دیده و یا سالم معرفی کند. عموماً روش‌های استخراج ویژگی شامل مراحل مقایسه‌ی داده و یا ترکیب داده می‌شوند. اگر قرار باشد تخمین دقیقی از توزیع آماری ویژگی مورد نظر به دست آید، مقایسه‌ی داده‌ها در بردارهای ویژگی با دیمانسیون کوچک صورت می‌گیرد. همچنین اگر قرار است تعداد زیادی داده در طول عمر سازه مورد بررسی قرار گیرند، فشرده‌سازی و خلاصه‌سازی داده‌ها در دستور کار قرار می‌گیرد.

استخراج ویژگی‌ها به روش‌های متعددی صورت می‌گیرد. انتخاب هر یک از این روش‌ها، بستگی به نوع سازه‌ی موجود و تجهیزات در دسترس دارد. هر کدام از روش‌ها با توجه به کارایی‌ها و شرایط خاص خود، در علوم مهندسی مختلف محبوبیت پیدا کرده است. بدیهی است که هر یک از روش‌ها مزایا و معایب مختص خود را دارد. این محدودیت‌ها گاهاً در بطن تئوری روش مشخص است و گاهاً هنگام برداشت خروجی‌ها از روش، کاربر متوجه این محدودیت‌ها می‌گردد. بنابراین توصیه می‌گردد علاوه بر توجه به تئوری و ریاضیات روش، خروجی‌های به دست آمده توسط مبناها و منابع و روش‌های دیگر کنترل گردد و صرفاً به خروجی به دست آمده از یک روش اتکا نگردد.

در اندازه‌گیری‌های دینامیکی مربوط به سازه‌ها، سه نوع داده‌ی دینامیکی در دسترس است که هر روش بنا به شرایط خود، از حداقل یکی از این داده‌ها استفاده می‌کند. این سه نوع داده عبارتند از:

• داده‌های سری زمانی
• داده‌های دامنه‌ی فرکانسی
• داده‌های مدل مودی

همچنین داده‌ها از نوع ساختاری به سه دسته‌ی خطی، غیرخطی و گذرا تقسیم می‌شوند که هرکدام نیازمند تحلیل‌های ویژه‌ی خود هستند.