01 · Sensors de baix cost · Monitoratge
Monitoratge automatitzat de ponts amb acceleròmetres de baix cost
El problema
Els sensors de grau industrial són cars. Aquest cost suposa una barrera important per a la implantació generalitzada del monitoratge estructural, sobretot en projectes amb pressupostos ajustats.
Què es va fer
Es va comparar l'acceleròmetre de baix cost LARA amb un acceleròmetre comercial tradicional (PCB 607A61) durant una campanya al pont de carretera d'Andoain. L'estudi va analitzar la densitat de soroll, la sincronització de les dades a través d'internet i les característiques dinàmiques del pont, i va desenvolupar un procediment automatitzat d'anàlisi modal operacional que integra l'adquisició de dades i el càlcul modal. Amb les dades mesurades es va calibrar després un model d'elements finits del pont.
Què vol dir a la pràctica
Segons els autors, LARA es va ajustar molt a l'acceleròmetre comercial, amb discrepàncies mínimes en les freqüències pròpies i valors alts del criteri de garantia modal (MAC), i el model calibrat va coincidir estretament amb les propietats modals mesurades. Per a un titular, això vol dir monitoratge per vibracions i calibratge de models amb sensors de baix cost, i amb un processament que s'executa automàticament.
Delgado Zhagui, E.; Komarizadehasl, S.; Torralba, V.; Diaz-Rozo, J.; Turmo, J. (2025). Cost-effective bridge health monitoring via automated operational modal analysis using low-cost adaptable and reliable accelerometers. Structure and Infrastructure Engineering, 1–16. https://doi.org/10.1080/15732479.2025.2521479
03 · Sensors de baix cost · Monitoratge
Sensors comercials per a l'entrenament, sensors de baix cost de manera permanent
El problema
El monitoratge estructural és clau per a la seguretat de les infraestructures essencials, però l'elevat cost dels sensors tradicionals en limita sovint l'ús.
Què es va fer
Es van instal·lar temporalment sensors comercials al costat d'acceleròmetres de baix cost en un pont per donar suport a l'entrenament d'un model d'aprenentatge profund basat en xarxes neuronals de memòria a curt i llarg termini (LSTM). Acabat l'entrenament, els sensors comercials es retiren i els acceleròmetres de baix cost calibrats queden instal·lats per al monitoratge continu. En el cas d'estudi, el pont tenia sis sensors de baix cost i sis de comercials, i es van comparar les formes modals i les freqüències pròpies dels sensors comercials, dels de baix cost i dels de baix cost calibrats.
Què vol dir a la pràctica
Els autors indiquen que aquesta comparació va corroborar l'enfocament. Per a un titular, els sensors comercials només calen durant l'entrenament, mentre que el monitoratge permanent funciona amb maquinari de baix cost.
Emadi, S.; Komarizadehasl, S.; Xia, Y. (2025). Application of Intelligent Low-Cost Accelerometers for Bridge Monitoring With a Deep Learning Approach. Structural Control and Health Monitoring, 2025, 9835353. https://doi.org/10.1155/stc/9835353
04 · Sensors de baix cost · Detecció de danys
Un inclinòmetre assequible per detectar danys en ponts
El problema
La detecció de danys estructurals amb inclinòmetres desperta un ampli interès entre els investigadors, però el seu preu elevat els limita a estructures singulars amb un pressupost de monitoratge relativament alt.
Què es va fer
Es va desenvolupar LARA, un inclinòmetre de baix cost que combina cinc giroscopis i cinc acceleròmetres, amb un microcontrolador d'Internet de les coses per transmetre dades sense fil i programari comercial gratuït per a l'adquisició. Se'n van estudiar l'exactitud, la resolució, la variància d'Allan i la desviació estàndard amb diferents nombres de circuits combinats, i les seves lectures es van comparar al laboratori amb càlculs numèrics del pendent i amb un inclinòmetre comercial (HI-INC).
Què vol dir a la pràctica
En una prova de càrrega sobre un model de biga simple, LARA va assolir una exactitud de 0,003 graus. Els autors conclouen que el seu preu assequible i la seva elevada exactitud fan que LARA sigui aplicable a la detecció de danys estructurals en ponts mitjançant inclinòmetres. Aquests resultats provenen d'assajos de laboratori.
Komarizadehasl, S.; Komary, M.; Alahmad, A.; Lozano-Galant, J.A.; Ramos, G.; Turmo, J. (2022). A Novel Wireless Low-Cost Inclinometer Made from Combining the Measurements of Multiple MEMS Gyroscopes and Accelerometers. Sensors, 22(15), 5605. https://doi.org/10.3390/s22155605
05 · Monitoratge a llarg termini
Avisar quan un inclinòmetre de llarga durada pot necessitar recalibratge
El problema
Els sensors de baix cost fan assequible el monitoratge d'edificis i infraestructures, però la seva durabilitat i fiabilitat a llarg termini són un problema crític, i no hi havia cap mètode publicat per comprovar que continuen funcionant bé amb el temps.
Què es va fer
Es va desenvolupar un mètode d'intel·ligència artificial per avaluar el comportament a llarg termini d'inclinòmetres de baix cost, fent servir un anglemeter adaptable i fiable de baix cost. Compara automàticament les inclinacions mesurades a l'obra amb els valors previstos per a les condicions ambientals reals i avisa quan la discrepància supera un llindar estadístic predefinit. Es va demostrar en un estudi de llarga durada sobre un pòrtic d'acer real a Espanya.
Què vol dir a la pràctica
Un avís pot indicar que el sensor ha perdut exactitud i cal recalibrar-lo, o que la mateixa estructura presenta una anomalia. Respon a una mancança que assenyalen els autors: la literatura no presentava cap solució per garantir el comportament a llarg termini dels sensors de baix cost.
Lozano, F.; Emadi, S.; Komarizadehasl, S.; González-Arteaga, J.; Xia, Y. (2024). Enhancing performance evaluation of low-cost inclinometers for the long-term monitoring of buildings. Journal of Building Engineering, 87, 109148. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109148
06 · Detecció de danys
Acceleròmetres de baix cost i fibra òptica junts per detectar danys
El problema
Els sistemes distribuïts de fibra òptica, com el Distributed Acoustic Sensing (DAS), són precisos, però cars, exigents en càlcul i amb un consum energètic elevat. Els sensors de baix cost basats en Arduino guanyen popularitat, i aquest treball va comparar l'exactitud d'un d'ells amb la d'un sistema DAS en la detecció de danys estructurals.
Què es va fer
Es va millorar el disseny de l'acceleròmetre LARA, que utilitza tecnologia Arduino i Raspberry Pi. Després, LARA i un sistema DAS es van fer servir al laboratori per seguir els canvis de les freqüències pròpies d'un model de biga amb un dany localitzat induït, i es va avaluar LARA com a disparador del sistema DAS.
Què vol dir a la pràctica
Tant LARA com el DAS van identificar canvis en les freqüències pròpies de l'estructura danyada, amb desviacions de només el 3,68 %. Per tant, LARA va demostrar el seu potencial com a disparador del DAS, reduint de manera significativa la demanda de càlcul i alhora enriquint l'anàlisi. Els assajos es van fer al laboratori.
Komarizadehasl, S.; González Jiménez, M.A.; Pérez Casas, J.M.; Lozano-Galant, J.A.; Turmo, J. (2024). Eigenfrequency analysis using fiber optic sensors and low-cost accelerometers for structural damage detection. Engineering Structures, 318, 118684. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2024.118684
07 · Mesura des de vehicle
Freqüències d'un pont amb una sola passada d'un vehicle instrumentat
El problema
El monitoratge convencional de ponts grans o de gran llum es veu frenat per la complexitat de la instal·lació, les exigències de manteniment i els costos elevats.
Què es va fer
Es va desenvolupar un mètode drive-through en què diversos sensors MEMS muntats en un vehicle el converteixen en una plataforma de mesura mòbil. El mètode es va validar als ponts atirantats de Yangpu i Nanpu, a Xangai, amb trànsit normal, i la combinació de les dades de diversos sensors va millorar la relació senyal-soroll.
Què vol dir a la pràctica
Les freqüències pròpies dels ponts es van obtenir amb una sola passada i amb trànsit normal, amb sensors muntats en un vehicle en circulació, cosa que redueix de manera significativa la necessitat de diverses passades. Els autors el presenten com una opció pràctica, rendible i no intrusiva per monitorar ponts a gran escala.
Komarizadehasl, S.; Shen, Z.; Xia, Y.; Song, M.; Turmo, J. (2025). An innovative drive-through approach for structural testing and experimental insights from two cable stayed bridges. Developments in the Built Environment, 22, 100653. https://doi.org/10.1016/j.dibe.2025.100653
08 · Mesura des de vehicle
Treure més profit d'una sola passada combinant sensors
El problema
La mesura des de vehicle podria fer escalable el monitoratge de ponts, però una sola passada sol donar un registre curt i sorollós, molt afectat per la dinàmica del mateix vehicle.
Què es va fer
Es van muntar tres nodes acceleromètrics al sostre d'un turisme, que va creuar tres vegades el viaducte EN203, de tres trams, a Viana do Castelo (Portugal). Els resultats es van comparar amb un assaig estacionari de referència amb acceleròmetres PCB 356A16 instal·lats al pont. Es van provar dues maneres de combinar els sensors: sumar-ne els senyals (suma espacial) i unir-los l'un darrere l'altre (concatenació temporal).
Què vol dir a la pràctica
Unir els registres l'un darrere l'altre va permetre obtenir la freqüència fonamental del pont amb una sola passada en cadascun dels tres creuaments, amb errors del 2,54 al 5,72 % (mitjana del 3,60 %), tot i que els sensors del cotxe tenien un nivell de soroll de fons 6,6 vegades superior al de referència. Sumar els senyals es va acostar a la referència amb excitació estacionària (0,61 % d'error en el primer mode i 1,43 % en el segon), però va fallar del tot amb el vehicle en marxa. La lliçó pràctica: el grau d'acord entre sensors (la seva coherència) ha de decidir com es combinen les dades, i l'article aporta una base quantitativa per dissenyar conjunts de sensors per a la mesura en una sola passada.
Komarizadehasl, S.; Shen, Z.; Xia, Y.; Matos, J. (2026). Single drive-by bridge modal frequency identification using multi-sensor data fusion. Structures, 91, 112685. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2026.112685
09 · Mesura des de vehicle
Mesura des de vehicle davant de sensors fixos en dos grans ponts de gelosia
El problema
La mesura des d'un vehicle que creua el pont guanya interès com a alternativa rendible a la mesura directa convencional de la vibració de ponts, i aquest estudi compara totes dues al camp.
Què es va fer
Es van comparar mesures directes i des de vehicle en dos grans ponts de gelosia d'acer al Vietnam, el pont Thang Long i el pont Chuong Duong. Sensors fixos al tauler van registrar l'acceleració vertical, mentre que acceleròmetres en un vehicle d'assaig van registrar creuaments a velocitats controlades de 20 a 50 km/h.
Què vol dir a la pràctica
Al pont Thang Long, els sensors fixos van identificar nou modes de flexió vertical per sota de 5 Hz; el vehicle va captar sistemàticament els dos primers, amb errors de només el 0,2 % a 30–35 km/h i de fins a un 15 % aproximadament a 50 km/h. Al pont Chuong Duong es van identificar dos modes dominants amb errors de l'1,5 al 9,9 %, amb els millors resultats a prop de 30 km/h. En condicions d'operació adequades, la mesura des de vehicle pot proporcionar estimacions fiables de les freqüències de flexió vertical d'ordre baix; els modes superiors i de torsió continuen sent difícils d'identificar, i la velocitat del vehicle importa.
Tran, M.; Cam Nhung, Nguyen Thi; Van, Thuc Ngo; Komarizadehasl, S. (2026). Innovative experimental assessment of direct and drive-by monitoring on two truss bridges. Measurement, 278, 121693. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2026.121693
10 · De les dades a l'informe
De les dades brutes de monitoratge a un informe automatitzat
El problema
Els informes de monitoratge són centrals per al manteniment i la gestió de ponts, però elaborar-los encara depèn de l'anàlisi manual.
Què es va fer
Es va crear un marc automatitzat en què un sistema basat en Python processa dades de monitoratge heterogènies i un model de llenguatge gran multimodal específic del domini, ajustat per a la tasca, actua com a component de raonament d'un agent d'IA. Un cop normalitzades les dades i configurat el sistema, aquest fa l'anàlisi, interpreta els gràfics i redacta resums amb diversos nivells de detall. Es va verificar al pont de Mingzhou i es va aplicar a 10 ponts en servei amb 5466 GB de dades en total.
Què vol dir a la pràctica
En el conjunt d'aquestes aplicacions, el sistema va processar unes 2500 figures en un total de 308 minuts i va generar unes 837.000 paraules amb els recursos d'un ordinador personal típic. Els autors ho presenten com una demostració del potencial del marc per a l'anàlisi, la interpretació i la generació d'informes automatitzats i escalables, un cop normalitzades les dades.
Xia, Y.; Pan, C.; Gong, F.; Lozano Galant, F.; Zhang, L.; Komarizadehasl, S.; Sun, L. (2026). Bridge monitoring data analysis and automated report generation using multimodal large language model. Structural Health Monitoring. https://doi.org/10.1177/14759217261453811