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主動式無線感測網路於結構健康監測與遠端局部損壞檢測系統
(2007)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系(所)
近年來，結構健康監測已成為世界各國相繼投入的重點研究之ㄧ，結構健康監測主要為利用智慧型感測器來監控結構物目前與長期的健康狀態，除可提供有關何時需要維護與修繕工作的訊息外，亦可提早對可能發生的危害提出警訊。傳統監測系統需要大量的建置成本與建置時間，而無線感測網路技術有著省電、價格低廉、體積小安裝快速等優點，且其感測器本身具備微處理器可以先將所得到的感測資料預先處理過後再傳回後端處理，進而提高了監測的效能與正確率。大多數之無線感測網路都是被動式的，僅僅被動的接收外在環境的訊號與結構的狀態。因此本研究之目的為發展一個以主動式無線感測單元所連結之無線感測網路，應用於結構健康監測上，此主動式無線感測網路除了具有傳統無線感測網路的優點，在平時可對於結構整體之健康監測與預警功能外，更可以無線的方式在遠端主動檢測結構物局部破壞之位置與狀態。本研究所發展之主動式無線感測單元包含多功能之感測介面、制動器介面、微處理器、記憶體、無線傳輸模組、電力供應單位。在結構監測方面，感測介面可以接上如加速度計、位移計、壓力計、壓電感測器等不同感測器來監測結構物之狀態，並藉由無線傳輸模組將資料傳回監控中心。在結構局部破壞檢測方面，在監測端以無線傳送命令給無線感測單元之微處理器，微處理器操作一主動式壓電致動器發射超音波於結構物上，再利用感測介面上之壓電感測器接收反應訊號，藉由無線傳輸模組將資料傳回監測中心。本研究擬以三年的時間進行一系列主動式無線感測網路於結構健康監測與遠端局部損壞檢測系統之相關研發工作。首先，將以熟悉無線感測網路相關技術為主要工作，並針對相關元件作一系列之測試。計畫利用小型模擬地震震動台配合所設計之小型鋼構架來驗證與測試相關元件之效能與其穩定性，並可與傳統感測單元和光纖感測器相互比較。接著，將已測試完成之相關元件整合出本研究所提出之主動式無線感測單元，並設計一系列之實驗，來驗證本主動式無線感測單元之效能並改善其缺點。最後，以第二年所完成之主動式無線感測單元為感測節點，建立一主動式無線感測網路。並於所設計之縮小尺寸之剪力屋結構模型建立無線感測網路節點並進行動力與局部損壞評估試驗。
主動式無線感測網路於結構健康監測與遠端局部損壞檢測系統
(2008)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系(所)
近年來，結構健康監測已成為世界各國相繼投入的重點研究之ㄧ，結構健康監測主要為利用智慧型感測器來監控結構物目前與長期的健康狀態，除可提供有關何時需要維護與修繕工作的訊息外，亦可提早對可能發生的危害提出警訊。傳統監測系統需要大量的建置成本與建置時間，而無線感測網路技術有著省電、價格低廉、體積小安裝快速等優點，且其感測器本身具備微處理器可以先將所得到的感測資料預先處理過後再傳回後端處理，進而提高了監測的效能與正確率。大多數之無線感測網路都是被動式的，僅僅被動的接收外在環境的訊號與結構的狀態。因此本研究之目的為發展一個以主動式無線感測單元所連結之無線感測網路，應用於結構健康監測上，此主動式無線感測網路除了具有傳統無線感測網路的優點，在平時可對於結構整體之健康監測與預警功能外，更可以無線的方式在遠端主動檢測結構物局部破壞之位置與狀態。本研究所發展之主動式無線感測單元包含多功能之感測介面、制動器介面、微處理器、記憶體、無線傳輸模組、電力供應單位。在結構監測方面，感測介面可以接上如加速度計、位移計、壓力計、壓電感測器等不同感測器來監測結構物之狀態，並藉由無線傳輸模組將資料傳回監控中心。在結構局部破壞檢測方面，在監測端以無線傳送命令給無線感測單元之微處理器，微處理器操作一主動式壓電致動器發射超音波於結構物上，再利用感測介面上之壓電感測器接收反應訊號，藉由無線傳輸模組將資料傳回監測中心。本研究擬以三年的時間進行一系列主動式無線感測網路於結構健康監測與遠端局部損壞檢測系統之相關研發工作。首先，將以熟悉無線感測網路相關技術為主要工作，並針對相關元件作一系列之測試。計畫利用小型模擬地震震動台配合所設計之小型鋼構架來驗證與測試相關元件之效能與其穩定性，並可與傳統感測單元和光纖感測器相互比較。接著，將已測試完成之相關元件整合出本研究所提出之主動式無線感測單元，並設計一系列之實驗，來驗證本主動式無線感測單元之效能並改善其缺點。最後，以第二年所完成之主動式無線感測單元為感測節點，建立一主動式無線感測網路。並於所設計之縮小尺寸之剪力屋結構模型建立無線感測網路節點並進行動力與局部損壞評估試驗。
主動式無線感測網路於結構健康監測與遠端局部損壞檢測系統
(2006)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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交通大學土木工程系
近年來，結構健康監測已成為世界各國相繼投入的重點研究之ㄧ，結構健康監測主要為利用智慧型感測器來監控結構物目前與長期的健康狀態，除可提供有關何時需要維護與修繕工作的訊息外，亦可提早對可能發生的危害提出警訊。傳統監測系統需要大量的建置成本與建置時間，而無線感測網路技術有著省電、價格低廉、體積小安裝快速等優點，且其感測器本身具備微處理器可以先將所得到的感測資料預先處理過後再傳回後端處理，進而提高了監測的效能與正確率。大多數之無線感測網路都是被動式的，僅僅被動的接收外在環境的訊號與結構的狀態。因此本研究之目的為發展一個以主動式無線感測單元所連結之無線感測網路，應用於結構健康監測上，此主動式無線感測網路除了具有傳統無線感測網路的優點，在平時可對於結構整體之健康監測與預警功能外，更可以無線的方式在遠端主動檢測結構物局部破壞之位置與狀態。本研究所發展之主動式無線感測單元包含多功能之感測介面、制動器介面、微處理器、記憶體、無線傳輸模組、電力供應單位。在結構監測方面，感測介面可以接上如加速度計、位移計、壓力計、壓電感測器等不同感測器來監測結構物之狀態，並藉由無線傳輸模組將資料傳回監控中心。在結構局部破壞檢測方面，在監測端以無線傳送命令給無線感測單元之微處理器，微處理器操作一主動式壓電致動器發射超音波於結構物上，再利用感測介面上之壓電感測器接收反應訊號，藉由無線傳輸模組將資料傳回監測中心。本研究擬以三年的時間進行一系列主動式無線感測網路於結構健康監測與遠端局部損壞檢測系統之相關研發工作。首先，將以熟悉無線感測網路相關技術為主要工作，並針對相關元件作一系列之測試。計畫利用小型模擬地震震動台配合所設計之小型鋼構架來驗證與測試相關元件之效能與其穩定性，並可與傳統感測單元和光纖感測器相互比較。接著，將已測試完成之相關元件整合出本研究所提出之主動式無線感測單元，並設計一系列之實驗，來驗證本主動式無線感測單元之效能並改善其缺點。最後，以第二年所完成之主動式無線感測單元為感測節點，建立一主動式無線感測網路。並於所設計之縮小尺寸之剪力屋結構模型建立無線感測網路節點並進行動力與局部損壞評估試驗。
分散式整合智慧型電腦輔助工程系統於結構工程之應用
(1998)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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交通大學土木工程系
電腦輔助設計系統（Computer-Aided Design）在土木工程領域方面已有廣泛的運用；在結構工程方面，不論是建築製圖的工作、結構分析與設計和營建管理等方面都已有許多的電腦輔助設計的軟體程式可供使用。但目前這些輔助系統主要仍以數值計算與資料處理為主。所以，發展一些處理能力更強（具智慧型）的輔助設計系統是必須的。土木工程為一經驗導向的工程，一設計工程師經解決問題過程中累積經驗與工程相關背景知識對於處理新設計會有很大的幫助。此外，現在的電腦網路系統非常發達，而不同的電腦輔助設計程式所需要的計算精度和計算量也大不相同。所以利用網路連結之多台電腦以分散式的處理方式來解決問題將是可行且較有效率的電腦使用方式。因此，如何去發展一套具知識累積能力的智慧型分散處理式系統是電腦輔助工程系統（Computer-Aided Engineering）研究發展的主題。本研究計畫之目的係在整合案例基推理(Case-BasedReasoning）模式、模糊類神經網路系統（Artificial Fuzzy Neural Networks）模式、與最佳化理論（Optimization Theory）來發展一套智慧型的電腦輔助工程系統於分散處理式電腦系統（Distributed Integrated IntelligentComputer-Aided Engineering System -- DIICAES）。 DlICAES 將應用於整體工程設計流程(Engineering Design Cycle）中之結構設計與分析方面。本研究計畫將應用 DIICAES 於鋼結構設計與分析領域中並測試本智慧型電腦輔助工程系統之性能。
基於數位影像識別技術之結構健康監測系統之研究
(2009)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系(所)
土木基礎建設之使用年限多達數十年或甚至百年以上，在此使用期間之內，結構體除了承受基本設計的使用年限之外，亦受到周圍環境之影響，如地震、颱風等天然災害之侵襲，若結構缺乏適當的維修與保養，將造成許多結構物在未達到其使用年限之前，便已損害而影響其使用性與安全性。因此，吾人亟須建立完善的智慧型防災監測技術，以提昇基礎建設的安全性與可靠度。現今，智慧感測技術與資訊科技的進展使得結構智慧化監測變成可能，多數的結構已建置有許多的先進的加速度計、速度計、光纖感測器等等的感測儀器。然而，在有限經費的考量上，不可能在大範圍佈置大量的感測結點，且某些構件位置布設感測器也相當的不易，而無線感測網路與數位影像的應用恰可補強這一部分的機能。本研究團隊在近幾年已針對無線感測網路於結構健康監測進行相關研究，已有不錯的成果，並已結合電機領域學者開發土木專屬之無線感測平台。而以數位影像技術為基楚之監測系統，則有價格低廉、精確度高、安裝快速等優點，因此，本研究將進一步對影像處理技術於土木結構健康監測進行一系列之研究，發展數位影像識別技術之結構健康監測系統，此系統將可以有效提高土木公共基礎建設之防災監測的能力。
應用小波神經網路於橋樑實測地震反應之損壞偵測
(2002)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學
本計畫係應用小波神經網路來發展以實測之地震反應資料偵測橋樑損壞的方法。小波轉換（Wavelet Transform）改善了傅立葉轉換(Fourier Transformation)只能觀察到頻率域資料的特性，其二維(時間和頻率)分析的功能使得信號在時間和頻率域內的變化能同時被偵測到，因此非常適合應用於結構損壞偵測。小波神經網路（Wavelet Neural Network）是根據類神經網路（Artificial Neural Network）架構所發展出來的，由小波轉換取代類神經網路中神經元（Neuron）的轉換函數（Transfer Function）而建構出小波元（Wavelon）。實際之大維度（Dimension）問題，由於可得到的資料很少，若應用小波轉換，則需要大量的小波來分解（Decompose）及合成（Synthesis）訊號。小波神經網路的訓練採用類似於類神經網路常用的BP（Back-Propagation）學習演算法，根據工程問題的輸入與輸出訊號自動調整小波元中的參數，因此可大量減少分解及重建訊號所需的小波數目。並快速而有效地分解及重建訊號。此外，這個計畫的研究成果可提供工程界參考，做為將來結構健康診斷之基本資料。本計劃之流程如下：（一）利用地震反應訓練建立小波神經網路；（二）進行數值模擬確認程序可行性；（三）應用至實測橋樑地震反應。
整合地震預警與雙射頻協同喚醒技術於智能無線感測結構健康監測系統之研發
(2015)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系（所）
整合地震預警與雙射頻協同喚醒技術於智能無線感測結構健康監測系統之研發
(2016)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系（所）
整合平行基因演算法模式於結構最佳化設計之應用
(1995)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程研究所
整合式多感測資料融合結構健康監測系統之研發與應用
(2010)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系（所）
近年來，結構健康監測在建築與土木基礎建設上的應用受到越來越高的重視。因此，如何發展一個即時、低成本、高穩定度和先進的監測系統也就相當的重要。建立一個整合性的結構健康監測須要面對許多的問題與限制，如系統的可靠度、不適合的儀器與感測器的佈置、資料的儲存與資料量的過載、資料傳輸的問題、環境的因素與雜訊、資料的探勘與資訊的呈現，最重要的是經費的支持與協同合作。基本上，要建立一個前述的整合式結構健康監測系統，必須要由多種感測器和不同的結構監測方法所組成。然而如此大量的感測資訊並要整合不同的監測方法是一種協同工作，且是一件相當困難的挑戰。此時，多感測器資料融合(Multi-sensor Data Fusion)方法的導入將可以克服上述許多的問題。本研究的目的即為建立一個整合式的多感測融合結構健康監測系統 (Integrated Multi-Sensing Fusion Based Structural Health Monitoring)應用於土木結構健康監測上。此系統將結合全域結構健康監測系統、局部結構健康監測系統、電腦視覺化檢視系統，結合多感測器融合技術，配合所發展之多感測融合之結構健康診斷方法來建立一個強健、穩定且實用的結構健康監測系統。
整合智慧式結構設計系統雛型之發展(I)
(1995)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系
智慧型無線感應器系統平臺建構與其在土木結構診斷應用之研究---子計畫：無線感測平台及其網路健全度分析與相關知識平台之開發於於土木結構診斷之研究(I)
(2007)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系(所)
經過有效的設計規劃進行感測器的佈置，進而建立一個完整的監測系統，監測系統將資訊回授給後端做資料分析與損害評估，接著做出決策與判斷，最後將經驗也就是知識存進知識庫中，提供給下一次監測系統設計與規劃的輔助資訊，構成一個完整的生命之期。此生命週期的每一個環節都將提供其必要的資訊，使得智慧型監測系統可以自動修正與檢討而達到最佳且完整的狀態。因此本子計劃的目的即為建立一個土木結構健康監測之無線感測網路知識平台應用於土木結構健康監測之規劃、設計與建置。此平台可以將土木工程師所缺乏的跨領域知識建立起來、整合土木工程結構健康診斷的知識，並將原件測試、環境測試、網路測試等相關實驗所得到的資訊整合進去，這樣便可以快速的對所要監測的結構物進行規劃與設計以節省時間與金錢的浪費並可達到更大的功效。這個彈性的平台除了可以有效的應用於實際工程，對於無線感測器軟硬體的開發也具有相當的益處，可使開發者藉由系統所回饋的資訊更清楚理解實際上遇到的狀況以縮短開發時程並更符合實際的需求。本子計畫為擬以三年的時間進行一系列之相關研發工作。此研究包含了幾個部份，分別無線感測元件與環境測試、元件與環境測試案例知識庫之建置、無線感測網路知識庫之建立、結構監測知識庫之建立、網際網路查詢介面之開發，無線感測網路規劃與佈置之建議查詢介面開發，最後並將於本校土木結構大樓部署本總計劃所開發之無線感測器平台，並測試環境的干擾、感測節點的存活率、測試其對於突發事件的處理能力等，最後將完成土木結構健康監測之無線感測網路知識平台，此知識平台之完成將可把整個土木結構無線監測之生命週期串聯起來並期望能對國內土木結構監測技術之發展有所貢獻。
智慧型無線感應器系統平臺建構與其在土木結構診斷應用之研究---子計畫：無線感測平台及其網路健全度分析與相關知識平台之開發於於土木結構診斷之研究(II)
(2008)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系(所)
土木結構物因材料老化、外力作用或其他因素而造成結構物損傷或破壞，如何有效且適時判斷出結構是否有破壞、損壞位置及損壞程度成為土木結構工程領域迫切與重要的研究議題。近來，無線感測器的發展與應用已日益成熟，整合無線感測網路於土木結構健康監測系統為一重要研究議題。經過有效的設計、規劃與佈設感測器，建立一個完整的監測網路系統，監測系統將資訊回授給後端做資料分析與損害評估，接著做出決策與判斷，最後將經驗也就是”知識”存進知識庫中，提供給下一次監測系統設計與規劃的輔助資訊，構成一個完整的生命週期。本子計畫擬以三年的時間進行一系列之相關研發工作；第二年主要的研究工作為驗證與測試總計畫於本年度所開發之無線感測器之效能，將以總計畫所發展之10套無線感測系統模組原型（Prototype）應於土木結構診斷應用之功能測試與驗證，主要分為(1) 驗證與測試主計畫所發展之感測器的性能評估；(2)驗證與測試主計畫所發展之無線感測平台於土木建築環境的干擾評估；(3)探討應用於結構健康監測的無線訊號同步問題；(4)探討適用於土木結構健康監測的路由協定與無線感測網路之覆蓋問題。本研究第三年之研究項目將整合前兩年的研究成果，利用總計畫所發展之無線感測系統模組部設於大樓結構中測試無線感測系統模組其自我調適能力、網路的健全度、能源消耗、最大可用節點數、突發事件的處理能力等。
智慧型無線感測監控系統平臺建構與其在土木結構診斷應用之研究-子計畫:無線壓電式結構局部損傷偵測監測器之研發(I)
(2012)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系（所）
結構健康監測系統的目的是利用許多智慧感測器所組成的監測網路系統來長期監控結構的狀態，其有賴於發展一個即時、低成本、高穩定度和先進的監測系統，以提供結構在維持營運與修復時必要的資訊。因此，建立一個整合性的結構健康監測系統，結合全域與局部結構健康監測來監測結構的健康狀態是目前重要的研究議題。本整合計畫【智慧型無線感測監控系統平臺建構與其在土木結構診斷應用之研究】係延續96-99 年整合計畫之研究成果，繼續研發新一代的智慧型感測模組與與監測網路。本研究為子計畫四，規劃以三年來進行。第一年計畫著重於無線壓電式結構局部損傷偵測監測器之研發與測試；第二年則將第一年之成果與全域監測模組結合於整合計畫研發之智慧型無線監測網路中，在利用小型振動台與縮尺寸實驗構架進行可靠度與強健度評估；第三年計畫將整合計畫研發之監測網路系統藉由一八層樓實驗構架於國家地震工程研究中心 (NCREE)之震動台來驗證本智慧型無線監測網路系統於房屋結構健康診斷之應用。另外，亦將本監測系統建置於一座橋梁上進行監測，並將採用粒子群優化演算法(Particle Swarm Optimization, PSO)來探討監測網路中感測節點最佳化佈設的規劃，以期降低成本，提高系統的效能與強健性。
智慧型結構監測系統之發展
(2000)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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交通大學土木工程系
模糊類神經網路控制模式於土木結構控制之研究
(1999)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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交通大學土木工程系
機械學習系統於結構工程之應用---非監督式模糊類神經網路案例基學習模式
(1997)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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交通大學土木工程研究所
研發整合多核處理器(CPU)與繪圖處理器(GPU)計算技術之平行粒子群最佳化演算法於空間桁架結構最佳化設計
(2016)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系（所）
研發整合多核處理器(CPU)與繪圖處理器(GPU)計算技術之平行粒子群最佳化演算法於空間桁架結構最佳化設計
(2015)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系（所）
節能型智慧無線監控系統平臺建構與其在土木結構診斷應用之研究-子計畫:最佳化節能無線感測點布設於智慧型節能無線結構健康監測感測系統之研發(III)
(2014)
洪士林
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HUNG SHIH-LIN
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國立交通大學土木工程學系（所）