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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-11042024-092652
Document
Author
Full name
Jonathan Chefaly Mochon Zappile
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Maranhão, Flávio Leal (President)
Figueiredo, Antonio Domingues de
Martini, Sandro
Title in Portuguese
Desenvolvimento de sensor baseado em IoT para monitoramento contínuo das propriedades do concreto moldado in loco.
Keywords in Portuguese
Dispositivo IoT
Método da maturidade do concreto
Monitoramento contínuo
RSSI
Transmissão de dados
Abstract in Portuguese
O monitoramento em tempo real de objetos tem sido cada vez mais estudado e aplicado na construção civil nos últimos anos, destacando-se a gestão descentralizada de pavimentos, gestão de ativos públicos e privados, monitoramento contínuo de elementos de concreto, processamento de imagens, consumo de recursos e outras formas de aplicação. Para que isso seja possível, as camadas de coleta, transmissão e processamento de dados são de suma importância uma vez que são responsáveis por fornecer informações para a tomada de decisão por parte dos stakeholders. O presente trabalho objetiva desenvolver um sensor baseado em tecnologia IoT capaz de monitorar as propriedades do concreto in loco de forma contínua a partir de duas grandes áreas, sendo elas: comunicação e transmissão de dados e estimativa de resistência à compressão pelo método da maturidade. O plano experimental foi realizado de forma individual para as duas áreas supracitadas onde foram delimitadas com o intuito de determinar os componentes eletrônicos que melhor se adequam para desenvolvimento do dispositivo IoT bem como os códigos para processamento de dados em linguagem de programação R Studio. O uso da antena adesiva externa a caixa plástica possibilita um aumento no alcance da conexão do dispositivo IoT, principalmente quando inserido no concreto, sendo o único dispositivo IoT que estabeleceu conexão com dispositivo Rx com distância superior a 20m. Foi validado o posicionamento aleatório dos dispositivos IoT em elementos de concreto com alta relação área/volume, possibilitando assim um sistema de instalação descentralizado. Além disso, o uso de dispositivo IoT embarcado com o método da maturidade se torna uma ferramenta auxiliar de grande valor aos stakeholders para tomada de decisão. Ao término do trabalho, são apresentados os cinco pilares principais para desenvolvimento de sensor baseado em IoT para monitoramento das propriedades do concreto, sendo eles: i. Microcontrolador com antena dedicada; ii. VIII Método da Maturidade do concreto com o uso sensor digital de temperatura; iii. Outro sensor; iv. Material invólucro; e v. fonte de energia.
Title in English
Development of IoT device for real-time monitoring of cast-in-place concrete properties.
Keywords in English
Concrete maturity
Data transmission
IoT device
Real-time monitoring
RSSI
Abstract in English
Real-time monitoring of objects has been increasingly studied and applied in civil construction in recent years, including the decentralized inspection of pavements, management of public and private assets, real-time monitoring of concrete elements, image processing, tracking resources consumption and other forms of application. To make this possible, the data collection, transmission and processing layers are of paramount importance as they are responsible for providing information for stakeholder decision-making. The present work aims to develop a sensor based on IoT technology capable of monitoring continuously the concrete properties in situ from two major areas, namely: communication and data transmission and estimation of compressive strength using the maturity method. The experimental plan was carried out individually for the two aforementioned areas where they were delimited in order to determine the electronic components that are best suited for the development of the IoT device as well as the R programming language codes for data processing. The use of the adhesive antenna external to the plastic box allows an increase in the connection range of the IoT device, especially when inserted into concrete, being the only IoT device that established a connection with an Rx device at a distance greater than 20m. The random positioning of IoT devices in concrete elements with a high area/volume ratio was validated, thus enabling a decentralized installation system. Furthermore, the use of an embedded IoT device with the maturity method becomes an auxiliary tool of great value to stakeholders for decision making. At the end of the work, the five main pillars for developing an IoT-based sensor for monitoring concrete properties are presented, namely: i. Microcontroller with dedicated antenna; ii. Concrete Maturity Method using a digital temperature sensor; iii. Another sensor; iv. Enclosure material; and v. power supply.
 
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Publishing Date
2024-04-15
 
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