THE ROLE OF INTERNET OF THINGS (IoT) IN CIVIL ENGINEERING: EMBEDDED SENSORS APPLICATIONS

Öz

It is recognized as an alternative and superior solution to wired sensing systems with advances in wireless technology and the realization of the integration of wireless communication into a sensor device. Civil engineering structures deteriorate over time due to service conditions, overuse, overloading, maintenance and environmental conditions. It is recognized that integrated monitoring systems play an important and promising role in monitoring the deterioration process of concrete structures, ensuring that maintenance programs are carried out to minimize the associated costs, early warning of existing and new problems. Today, in the field of civil engineering, the importance of the Internet of Things (IoT) for the impression of buildings and building health is increasing day by day in order to achieve well-performing, long-lasting, sustainable buildings. The development of new sensor concepts provides a more rational approach to evaluating repair options and enables the planning of inspection and maintenance programs in civil engineering structures. We are now seeing an increase in recent work on the development of sensors in reinforced concrete structures, from earlier age parameters to monitoring environmental conditions. In this study, applications performed using IoT feature for civil engineering structures were investigated. In order to extend the service life of structures and reduce maintenance costs, various application areas of IoT technology have been seen and recommendations have been made for the development of these areas of use.

Anahtar Kelimeler

• Internet of Things
• Civil Engineering
• Sensors

NESNELERİN İNTERNETİNİN (IOT) İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNDEKİ ROLÜ: GÖMÜLÜ SENSÖR KULLANIMI

Öz

Kablosuz teknoloji alanındaki ilerlemeler ve kablosuz iletişimin bir sensör cihazına entegrasyonu gerçekleştirilmesi ile kablolu algılama sistemlerine alternatif ve üstün bir çözüm olarak kabul edilmektedir. İnşaat mühendisliği yapıları hizmet koşulları, aşırı kullanım, aşırı yükleme, bakım ve çevre koşulları nedeniyle zamanla bozulmaktadır. Entegre izleme sistemlerinin pratik cihazlara yerleştirilmesi ile beton yapıların bozulma sürecinin izlenmesinde, ilgili maliyetleri en aza indirgemek için bakım programlarının yapılmasını, mevcut ve yeni sorunların erken uyarılmasını sağlayan önemli ve umut verici bir rol oynadığı kabul edilmektedir. Günümüzde inşaat mühendisliği alanında, iyi performans gösteren, uzun ömürlü, sürdürülebilir binalar elde etmek için Nesnelerin İnterneti (IoT)’nin binaların ve yapı sağlığı izlenimi için önemi günden güne artmaktadır. Yeni sensör konseptlerinin geliştirilmesi, onarım seçeneklerinin değerlendirilmesine daha rasyonel bir yaklaşım sağlamaktadır ve inşaat mühendisliği yapılarında denetim ve bakım programlarının planlanmasını sağlamaktadır. Şu anda, betonarme yapılarda sensörlerin geliştirilmesi, daha erken yaş parametrelerinden çevresel koşulların izlenmesine kadar son çalışmaların arttığını görmekteyiz. Bu çalışmada inşaat mühendisliği yapıları için IoT özelliği kullanılarak gerçekleştirilen uygulamalar araştırılmıştır. Yapıların servis ömrünü uzatmak ve bakım maliyetlerini azaltmak için IoT teknolojisinin çeşitli uygulama alanları görülmüş ve bu kullanım alanlarının geliştirilmesi için öneriler sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Nesnelerin İnterneri
• İnşaat Mühendisliği
• Sensörler

Kaynakça

1. 1. Ceyhan, E. B., Sağıroğlu, Ş., "Kablosuz algılayıcı ağlarda güvenli̇k sorunları ve alınabilecek önlemler", Politeknik Dergisi, Cilt 16, Sayı 4, Sayfa 155–163, 2013.
2. 2. Soylu, T., “Kablosuz algılayıcı ağların uygulama alanları ve bir algılayıcı düğüm tasarımı”, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Edirne, 2012.
3. 3. Wang, J., Lim, M.K., Wang, C., Tseng, M. L., “The evolution of the Internet of Things (IoT) over the past 20 years” Computers & Industrial Engineering, Vol.155, Pages 1-17, 2021.
4. 4. Zhang, Q., Sun, H., Wu, X., Zhong, H., “Edge video analytics for public safety: a review”, Proceedings of the IEEE, Vol. 107, Issue 8, Pages 1675–1696, 2019.
5. 5. Koşunalp, S., Arucu, M., “Nesnelerin interneti ve akıllı ulaşım”, Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulama Dergisi, Cilt 1, Sayı 1, Sayfa 1-7, 2018.
6. 6. Uygunoğlu T., Topçu İ.B.,”The role of Internet of Things (IoT) in civil engineering: RFID applicattions”, Int. J. of 3D Printing Tech. Dig. Ind., Vol. 4, Issue 3, Pages 270-277, 2020.
7. 7. Yang, S., Shen, K., Ceylan, H., Kim, S., Qiao, D., Gopalakrishnan, K.,”Integration of a prototype wireless communication system with micro-electromechanical temperature and humidity sensor for concrete pavement health monitoring”. Cogent Engineering, Vol. 2, Issue 1, Pages 1-15, 2015.
8. 8. Chang, C, Y., Hung, S, S., “Implementing RFIC and sensor technology to measure temperature”, Construction and Building Materials, Vol. 26, Issue 1, Pages 628-637, 2011.

9. 9. Górriz, B., T., Zaforteza, I., P., Garcíaa, P.A., C., S. Sales Maicas, S., S., “New fiber optic sensor for monitoring temperatures in concrete structures during fires”, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 254, Pages 116-125, 2016.
10. 10. Liao, W., Zhuang, Y., Zeng, C., Deng, W., Huang, J., Ma, H., “Fiber optic sensors enabled monitoring of thermal curling of concrete pavement slab: Temperature, strain and inclination”, Measurement”, Vol. 165, Issue 1, Pages 1-12, 2020.
11. 11. Strangfeld, C., Johann, S., Bartholmai, M., “Smart RFID sensors embedded in building structures for early damage detection and long-term monitoring”, Sensors, Vol. 19, Issue 24, Pages 1-18, 2019.
12. 12. Lee, U.K., Kim, J.H., Cho, H., Kang, K.I., “Development of a mobile safety monitoring system for construction sites”, Autom. Constr., Vol. 18, Issue 6, Pages 258–264, 2009.
13. 13. Johann, S., Strangfeld, C., Zimmek, D., Bartholmai, M., “Smart electronic helper for long-term monitoringof bridges and building structures”, Pages 1–6, Berlin, 2019.
14. 14. Ahmadi, J., Feirahi, M, H., Farahmand-Tabar S., Fard, A, H, K., “A novel approach for non-destructive EMI-based corrosion monitoring of concrete-embedded reinforcements using multi-orientation piezoelectric sensors”, Construction and Building Materials, Vol. 273, Pages 1-17, 2020.
15. 15. Fan, L., Tan, X., Zhangc, Q., Meng W., Chen, G., Bao, Y., “Monitoring corrosion of steel bars in reinforced concrete based on helix strains measured from a distributed fiber optic sensor”, Engineering Structures, Vol. 204, Pages 1-10, 2020.
16. 16. Duffó, G. S., and Farina S. B., “Development of an embeddable sensor to monitor the corrosion process of new and existing reinforced concrete structures”, Construction and Building Materials, Vol. 23, Issue 8, Pages 2746-2751, 2009.
17. 17. Romero, J, M, G., Campos, I., Valcuende, M., García-Breijo, E., Marcos, M, D., Pay, J., Soto, J., “Potentiometric thick-film sensors for measuring the pH of concrete”, Cement and Concrete Composites, Vol. 68, Pages 66-76, 2016.
18. 18. Dong, S. G., Lin, C. J., Hu, R. H., Li, L. Q., Du, R. G., “Effective monitoring of corrosion in reinforcing steel in concrete constructions by a multifunctional sensor”, Electrochima Acta Vol. 56, Issue 4, Pages 1881–1888, 2011.
19. 19. Shemin, T. J., Bijoy K. R., Pradip S., Robin D., “IoT enabled real-time monitoring system for early-age compressive strength of concrete”, American Society of Civil Engineers, Vol. 146, Issue 2, Pages 1-11, 2019.
20. 20. Abdelgawad, A., Yelamarthi, K., “Internet of things (IoT) platform for structure health monitoring”. Wireless Communications and Mobile Computing, Issue 1, Pages 1-10, 2017.
21. 21. Scuro, C., Sciammarella, P. F., Lamonaca, F., Olivito, R. S., Carni, D. L., “IoT for structural health monitoring”, IEEE Instrumentation and Measurement Magazine, Vol. 21, Issue 6, Pages 4-14, 2018.
22. 22. Ghoorun, M. M., “Internet of Things based hybrid home automation system control via android app”, Thesis (MSc), Gaziantep Universiyt, Gaziantep, 2018.
23. 23. TS EN 1008, “Beton-Karma suyu-Numune alma, deneyler ve beton endüstrisindeki işlemlerden geri kazanılan su dahil, suyun, beton karma suyu olarak uygunluğunun tayini kuralları” TSE, Ankara Türkiye, 2003.
24. 24. Fernando, C., Bernier, A., Banerjee, S., Kahandawa, G. G., Eppaarchchi, J., “An investigation of the use of embedded FBG sensors to measure temperature and strain inside a concrete beam during the curing period and strain measurements under operational loading” , Procedia Engineering, Vol. 188, Pages 393–399, 2017.
25. 25. Barroca, N., Borges, L, M., Velez, F, J., Monteiro, F., Gorski, M., Gomes, J, C.,”Wireless sensor networks for temperature and humidity monitoring within concrete structures” Construction and Building Materials, Vol. 40, Pages 1156-1166, 2013.