Proposta de gerenciamento de dados para monitoramento de saúde estrutural utilizando redes de sensores ópticos FBG

Devido às suas características únicas, redes de sensores ópticos têm encontrado aplicação em muitos campos, como em Engenharia Civil, Engenharia Geotécnica, Aeronáutica, Energia e Indústrias de Petróleo & Gás. Soluções de monitoramento baseadas nessa tecnologia têm se mostrado particularmente rentáveis e podem ser aplicadas às estruturas de grande porte, onde centenas de sensores devem ser implantados para medições a longo prazo de diferentes parâmetros mecânicos e físicos. Sensores baseados em Grades de Bragg em fibra (FBGs) são a solução mais comumente utilizada no Monitoramento de Saúde Estrutural (SHM) e as medições são realizadas por instrumentos especiais conhecidos como interrogadores ópticos. Taxas de aquisição cada vez mais elevadas têm sido possíveis utilizando interrogadores ópticos mais recentes, o que dá origem a um grande volume de dados cuja manipulação, armazenamento, gerenciamento e visualização podem demandar aplicações de software especiais. Este trabalho apresenta duas aplicações de software de tempo real desenvolvidas para esses fins: Interrogator Abstraction (InterAB) e Web-based System (WbS). As inovações neste trabalho incluem a integração, sincronização, independência, segurança, processamento e visualização em tempo real, e persistência de dados ou armazenamento proporcionados pelo trabalho conjunto das aplicações desenvolvidas. Os resultados obtidos durante testes em laboratório e ambiente real demonstraram a eficiência, robustez e flexibilidade desses softwares para diferentes tipos de sensores e interrogadores ópticos, garantindo atomicidade, consistência, isolamento e durabilidade dos dados persistidos pelo InterAB e apresentados pelo WbS.

ABSTRACT: Due to their unique characteristics, optical sensor networks have found application in many fields, such as in Civil and Geotechnical Engineering, Aeronautics, Energy and Oil & Gas Industries. Monitoring solutions based on this technology have proven particularly cost effective and can be applied to large scale structures where hundreds of sensors must be deployed for long term measurement of different mechanical and physical parameters. Sensors based on Fiber Bragg gratings (FBGs) are the most common solution used in Structural Health Monitoring (SHM) and the measurements are performed by special instruments known as optical interrogators. Acquisition rates increasingly higher have been possible using the latest optical interrogators, which gives rise to a large volume of data whose manipulation, storage, management and visualization can demand special software applications. This work presents two real-time software applications developed for these purposes: Interrogator Abstraction (InterAB) and Web-based System (WbS). The innovations in this work include the integration, synchronization, independence, security, processing and real-time visualization, and data persistence or storage provided by joint work of developed applications. The results obtained during tests in laboratory and real environment demonstrate the efficiency, robustness and flexibility of these softwares for different types of sensors and optical interrogators, ensuring atomicity, consistency, isolation and durability of data persisted by InterAB and displayed by WbS.