حسگر بی سیم و یا با سیم

حسگرهای پایش سلامت سازه به دو دسته اصلی با سیم (Wired) و بی سیم (Wireless) تقسیم می‌شوند. هر کدام از این دسته‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

حسگرهای با سیم (Wired Sensors)
مزایا:
1. پایداری سیگنال بالا: این حسگرها به دلیل استفاده از کابل‌های فیزیکی، پایداری و دقت بالاتری در انتقال داده دارند.
2. عدم نیاز به باتری: این حسگرها معمولاً به منبع برق متصل می‌شوند و نیازی به تعویض یا شارژ باتری ندارند.
3. مقاومت در برابر تداخلات الکترومغناطیسی: سیگنال‌های انتقال داده شده از طریق کابل‌ها کمتر در معرض تداخلات الکترومغناطیسی قرار می‌گیرند.
4. قابلیت انتقال داده‌های حجیم: توانایی انتقال داده‌های بیشتر و با سرعت بالاتر نسبت به حسگرهای بدون سیم.
معایب:
1. هزینه نصب بالا: نصب و راه‌اندازی این حسگرها به دلیل نیاز به کابل‌کشی و تجهیزات مرتبط، هزینه‌بر است.
2. محدودیت در انعطاف‌پذیری: تغییر مکان حسگرها یا گسترش سیستم پایش سلامت سازه نیاز به تغییرات فیزیکی و نصب مجدد کابل‌ها دارد.
3. نیاز به نگهداری مداوم: کابل‌ها و اتصالات ممکن است نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره‌ای داشته باشند.

حسگرهای بی سیم (Wireless Sensors)
مزایا:
1. نصب آسان: این حسگرها به دلیل عدم نیاز به کابل‌کشی، نصب و راه‌اندازی ساده‌تری دارند.
2. انعطاف‌پذیری بالا: امکان تغییر مکان حسگرها بدون نیاز به کابل‌کشی مجدد.
3. هزینه نصب کمتر: به دلیل عدم نیاز به کابل‌کشی، هزینه‌های نصب کاهش می‌یابد.
4. قابلیت گسترش آسان: افزودن حسگرهای جدید به سیستم بدون نیاز به تغییرات گسترده در ساختار موجود.
معایب:
1. عمر محدود باتری: این حسگرها نیاز به باتری دارند که باید به صورت دوره‌ای تعویض یا شارژ شود.
2. تداخلات الکترومغناطیسی: سیگنال‌های بی‌سیم ممکن است تحت تأثیر تداخلات الکترومغناطیسی قرار گیرند و دقت داده‌ها کاهش یابد.
3. محدودیت در پهنای باند: انتقال داده‌های حجیم ممکن است با سرعت پایین‌تر و محدودیت پهنای باند مواجه شود.
4. امنیت داده‌ها: داده‌های بی‌سیم ممکن است در معرض خطرات امنیتی مانند نفوذ و هک قرار گیرند.

انتخاب بین حسگرهای با سیم و بی سیم بستگی به نیازها و محدودیت‌های پروژه دارد. برای پروژه‌هایی که دقت و پایداری داده‌ها اهمیت بالایی دارد و هزینه‌های نصب و نگهداری کمتر مهم باشد، حسگرهای با سیم مناسب‌تر هستند. در مقابل، برای پروژه‌هایی که نیاز به نصب سریع و انعطاف‌پذیری بالا دارند، حسگرهای بی سیم گزینه بهتری هستند.

انتقال داده ها باسیم (شبکه‌ی باسیم)

در سیستم‌های پایشی متداول امروزی، روش به این صورت است که داده‌های حاصل از یک مجموعه حسگر به نقاط جمع‌آوری وارد شده و ذخیره می‌گردد. سپس داده‌ها از این مجموعه‌ها توسط رشته کابل‌ها به مرکز اصلی جمع‌آوری و پردازش داده منتقل می‌گردد. اگر داده‌های به دست آمده از حسگرها به صورت آنالوگ باشد، یک مرحله‌ی میانی به مراحل ذکر شده اضافه می‌گردد و آن تبدیل این داده‌ها به داده‌های دیجیتالی (باینری) است. فاصله‌ی معمول بین حسگرها و مرکز جمع‌آوری داده، می‌تواند بین 10 تا 300 متر، بسته به نوع تجهیزات متغییر باشد. وقتی که سیگنال یک مسیری را طی می‌کند، طول آن بیشتر شده، همچنین در سیگنال‌های آنالوگ، طی فاصله و احتمال وجود منابع اختلالگر خارجی نزدیک به کابل‌ها، باعث ایجاد نویز در آن و همچنین تنزل کیفیت آن می‌گردد. شکل شماره مراحل تبدیل سیگنال آنالوگ را نشان می‌دهد.

با افزایش تعداد تجهیزات مورد استفاده در سیستم پایشی، درجه‌ی پیچیدگی در نصب و همچنین محاسبات و پردازش داده بیشتر می‌شود. یکی از این مشکلات، نصب و سیم‌کشی تجهیزات است. Straser و همکارانش در سال 1998 طی گزارشی اعلام کردند که هزینه‌ی نصب در سیستم پایشی بر پایه سیم بالغ بر 25% کل هزینه‌ی پایش سازه می‌شود. همچنین میزان زمان صرف شده در سازه‌های مقیاس بزرگ برای این کار در حدود 75% کل زمانی است که برای نصب سیستم پایشی صرف می‌شود. به طور مثال در پل گلدن گیت  کیلومترها کابل برای برقراری ارتباط حسگرها با پایگاه مرکزی لازم است. حتی پس از نصب تجهیزات بر روی سازه، نگرانی‌ها از نصب به نگرانی‌ها از تعمیر و نگهداری تغییر می‌یابد. در سایت، تغییرات متعدد در میزان دما و رطوبت، قرار گرفتن در برابر باران و تابش مستقیم خورشید به سرعت بر روی عملکرد حسگرها و کابل‌ها تأثیر می‌گذارد.