33171

امكان سنجي پايش و تحليل در لحظه‌ي خصوصيات مكانيك‌سنگي تونل‌ با استفاده از اينترنت اشيا

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - گرايش مهندسي و مديريت ساخت

1401

1403/12/20

دكتر علي اكبر شيرزادي جاويد

-

مهندسي عمران

پايش تغييرات ژئومكانيكي در تونل‌ها نقش كليدي در افزايش ايمني، كاهش خطرات سازه‌اي و مديريت بهينه هزينه‌هاي نگهداري دارد. روش‌هاي سنتي پايش، از جمله همگرايي‌سنج‌هاي مكانيكي و اكستنسومترها، به دليل هزينه‌هاي بالا، نياز به نيروي انساني متخصص و محدوديت در نظارت بلادرنگ، چالش‌هايي را به همراه دارند. اين پژوهش با هدف توسعه يك سيستم پايش هوشمند و كم‌هزينه براي نظارت بر تغييرات كرنش، زاويه و همگرايي در تونل‌ها انجام شد. در اين مطالعه، يك حسگر پيزومقاومتي مبتني بر جوهر گرافيتي همراه با ژيروسكوپ MPU6050 مبتني بر سيستم اينترنت اشيا توسعه داده شد. اين دستگاه در تونل شماره 34 آزادراه تهران-شمال نصب گرديد و داده‌هاي آن طي 24 ساعت نخست پس از حفاري ثبت شد. نتايج نشان داد كه تغييرات كرنش ثبت‌شده با حسگر پيزومقاومتي داراي 92٪ همبستگي با داده‌هاي همگرايي‌سنج و 87٪ همبستگي با تغييرات زاويه‌اي ژيروسكوپ است. همچنين، استفاده از اينترنت اشيا امكان ثبت و پردازش داده‌ها از راه دور را فراهم كرده است. تحليل اقتصادي نشان داد كه هزينه اجراي اين سيستم 55٪ كمتر از روش‌هاي سنتي پايش تونل است. اين سيستم يك جايگزين مقرون‌به‌صرفه، دقيق و مقياس‌پذير براي پايش تغيير شكل سازه‌هاي زيرزميني ارائه مي‌دهد.

1403/12/25

Feasibility Study on the Use of IoT for Real-Time Monitoring and Analysis of Geomechanical Properties in Tunnels

3/10/2026 12:00:00 AM

Monitoring geomechanical changes in tunnels plays a crucial role in enhancing safety, reducing structural risks, and optimizing maintenance costs. Traditional monitoring methods, such as mechanical convergence meters and extensometers, present challenges due to their high costs, reliance on specialized personnel, and limitations in real-time data acquisition. This research aimed to develop a smart and cost-effective monitoring system for tracking strain, angular displacement, and tunnel convergence in newly excavated tunnels. A graphite-based piezoresistive sensor integrated with an MPU6050 gyroscope and an Internet of Things (IoT) system was developed. The device was installed in Tunnel No. 34 of the Tehran-North Freeway, and data was collected over the first 24 hours post-excavation. Results showed that strain variations recorded by the piezoresistive sensor exhibited a 92% correlation with convergence meter data and an 87% correlation with angular displacement from the gyroscope. Additionally, IoT integration enabled remote data acquisition. Economic analysis revealed that the system reduced implementation costs by 55% compared to conventional tunnel monitoring techniques. This system provides a cost-efficient, accurate, and scalable solution for structural health monitoring in underground infrastructures.

پايش تونل , حسگر پيزومقاومتي , جوهر گرافيتي , ژيروسكوپ , اينترنت اشياء , همگرايي تونل

Tunnel Monitoring , Piezoresistive sensors , Graphite ink , Gyroscope , Internet of Things , Tunnel convergence

Erfan Ashrafzadeh

A.A. Shirzadi