جانمایی بهینه حسگرها جهت پایش سلامت سازه‌‌ی پل‌ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

doi
10.22065/jsce.2020.201830.1948
چکیده

یکی از چالش‌هایی که در بحث پایش سلامت سازه‌ی پل‌ها وجود دارد، استخراج «داده» از سازه می‌باشد. این کار توسط حسگرهای موجود در سازه انجام می‌شود. نحوه‌ی چیدمان و استفاده از حداقل تعداد ممکن حسگرها، به‌نحوی‌که بیشترین داده‌های مورد نیاز از وضعیت سازه را در اختیار قرار دهد، همواره مورد توجه بوده است. در روش‌های موجود برای تعیین محل قرارگیری حسگرها در پل‌ها کاستی‌هایی وجود دارد که می‌توان به استفاده از یک شاخص بهینه‌ساز، تعیین تعداد حسگرها به‌صورت تجربی، نویز محیطی بالا و مدت زمان طولانی محاسبات اشاره کرد. برای غلبه بر این کاستی‌ها، در این مطالعه روش جدید MSE-MGA (انرژی کرنشی مودال-الگوریتم ژنتیکِ بهبود‌یافته) ارائه گردید. در این روش جهت کاهش اثر نویزِ حاصل از عبور وسایل نقلیه، از دو شاخص انرژی کرنشی مودال و ضریب مشارکت مودی استفاده شده است. کلیه نقاط مناسب محل قرارگیری حسگرها توسط این شاخص‌ها انتخاب شده و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک، تعداد بهینه‌ی حسگرها و محل قرارگیری آن‌ها مشخص گردید. نتایج نشان داد افزایش تعداد حسگرها از یک مقدار بهینه‌ی مشخص، تأثیری در افزایش داده‌های مورد نیاز ندارد. همچنین استفاده‌ی هم‌زمان از دو شاخص بهینه‌ساز منجر به حذف تعداد زیادی از نقاط نامناسب برای قرارگیری حسگرها شده است و به‌ همین دلیل زمان محاسبات بطور قابل توجهی کاهش یافته است. برای بررسی نحوه‌ی عملکرد و کاربرد عملی این روش، یک نمونه پل فلزی مدل شد و تعداد بهینه‌ی حسگرها و نحوه‌ی چیدمان آن‌ها مشخص گردید.