kaz29Вестник Казахстанско-Британского технического университетаHerald of the Kazakh-British Technical University1998-66882959-8109Казахстанско-Британский Технический Университет10.55452/1998-6688-2021-18-1-168-175kaz29-73Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL, MATHEMATICAL AND TECHNICAL SCIENCESРАЗРАБОТКА IT-АРХИТЕКТУРЫ ДАТЧИКА БЕСПРОВОДНОГО МОНИТОРИНГА ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙDEVELOPMENT OF AN IT ARCHITECTURE FOR A WIRELESS SENSOR FOR MONITORING THE STRENGTH OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURESУтеповЕ. Б.UtepovYe.

PhD, доцент

ТулебековаА. С.TulebekovaA.

PhD, доцент, СНС

КазкеевА. Б.KazkeyevA.

магистр, МНС

ТОО «CSI Research & Lab»; НАО Евразийский Национальный университет имени Л.Н. ГумилеваКазахстанТОО «CSI Research & Lab»; НАО Государственный университет имени ШакаримаКазахстан202103112021181168175Copyright © Утепов Е.Б., Тулебекова А.С., Казкеев А.Б., 20212021Утепов Е.Б., Тулебекова А.С., Казкеев А.Б.Utepov Y., Tulebekova A., Kazkeyev A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.kbtu.edu.kz/jour/article/view/73

Рост конкуренции, а также нестабильность мировой экономики в отрасли вынуждает строительные компании снижать расходы при возведении зданий и сооружений, обеспечивая наиболее привлекательную цену за квадратный метр для потребителей. Для снижения расходов строительные компании применяют в своей практике современные цифровые технологии. На сегодняшний день наиболее эффективным и часто применяемым решением в мировой практике является применение датчиков зрелости, при помощи которых можно оптимизировать процесс заливки и распалубливания железобетонных конструкций. За счет точного и своевременного обнаружения момента прочности бетона сокращаются сроки строительства, снижаются трудозатраты и соответственно экономятся средства. Данная статья посвящена разработке усовершенствованной IT-архитектуры датчиков зрелости. На начальном этапе разработки был произведен опрос потенциальных пользователей, в результате чего были составлены основные технические требования к датчику. В ходе разработки была предложена схема обмена данными между ССД и БДМ по топологии «Звезда», а в качестве интерфейса беспроводной связи, выполняющей требования системы, была выбрана энергоэффективная сеть LPWAN с протоколом LoRaWAN. Это позволило решить основную проблему зарубежных аналогов датчиков зрелости – одновременная синхронизация данных с большого количества датчиков. Также LoRaWAN имеет больший радиус действия по сравнению с Bluetooth, который используется в зарубежных аналогах. В результате разработки IT-архитектуры были реализованы все основные технические требования, составленные во время опроса потенциальных пользователей. Так как в разработанной IT-архитектуре предусмотрен обмен и накопление информации с множества датчиков, в дальнейшей перспективе возможно создание больших данных (Big data).

Increased competition, as well as the instability of the global economy in the industry, is forcing construction companies to reduce costs when erecting buildings and structures, ensuring the most attractive price per square metre for consumers. To reduce costs, construction companies are using modern digital technologies in their practices. To date, the most effective and frequently used solution in global practice is the use of maturity sensors which can optimise the pouring and stripping process of reinforced concrete structures. By detecting the moment of concrete strength accurately and in good time, the construction period is reduced, labour costs are reduced and costs are saved accordingly. This paper focuses on the development of an improved IT architecture for maturity sensors. During the initial phase of development, a survey of potential users was carried out, resulting in the basic technical requirements for the sensor. In the course of development, a data exchange scheme was proposed between SSDs and PMs using Star topology, and an energy-efficient LPWAN with LoRaWAN protocol was selected as the wireless communication interface for the system fulfilling the requirements. This solved the main problem of foreign maturity sensor counterparts - simultaneous synchronisation of data from a large number of sensors. LoRaWAN also has a longer range than Bluetooth, which is used in foreign counterparts. As a result of the development of the IT-architecture, all the basic technical requirements drawn up during the survey of potential users were implemented. Since the developed IT architecture provides for the exchange and accumulation of information from multiple sensors, it is possible to create Big Data in the future.

IT-архитектурадатчик зрелостиLoRaWANнеразрушающий контроль прочностибетонIT architecturematurity sensorLoRaWANnon-destructive strength testingconcreteДанное исследование было профинансировано Комитетом науки Министерства образования и науки Республики Казахстан (Грант № AP08052033).ReferencesDixit S. et al. Evolution of studies in construction productivity: A systematic literature review (2006--2017) // Ain Shams Eng. J. Elsevier, 2019. Vol. 10, № 3. – P. 555-564.Dixit S. et al. Evolution of studies in construction productivity: A systematic literature review (2006--2017) // Ain Shams Eng. J. Elsevier, 2019. Vol. 10, № 3. – P. 555-564.Habibi M., Kermanshachi S., Safapour E. Engineering, procurement and construction cost and schedule performance leading indicators: state-of-the-art review // Proceedings of Construction Research Congress. 2018. – P. 2-4.Habibi M., Kermanshachi S., Safapour E. Engineering, procurement and construction cost and schedule performance leading indicators: state-of-the-art review // Proceedings of Construction Research Congress. 2018. – P. 2-4.Duah D., Syal M.G.M. Direct and indirect costs of change orders // Pract. Period. Struct. Des. Constr. American Society of Civil Engineers, 2017. Vol. 22, № 4. – P. 4017025.Duah D., Syal M.G.M. Direct and indirect costs of change orders // Pract. Period. Struct. Des. Constr. American Society of Civil Engineers, 2017. Vol. 22, № 4. – P. 4017025.Domingues S., Almeidaand N., Sousa V. Gross margin risk assessment in construction projects: the influence of indirect costs deviations // welcome to Deleg. IRC 2017. 2017. – P. 731.Domingues S., Almeidaand N., Sousa V. Gross margin risk assessment in construction projects: the influence of indirect costs deviations // welcome to Deleg. IRC 2017. 2017. – P. 731.Chassiakos A.P., Sakellaropoulos S.P. Time-cost optimization of construction projects with generalized activity constraints // J. Constr. Eng. Manag. American Society of Civil Engineers, 2005. Vol. 131, № 10. – P. 1115-1124.Chassiakos A.P., Sakellaropoulos S.P. Time-cost optimization of construction projects with generalized activity constraints // J. Constr. Eng. Manag. American Society of Civil Engineers, 2005. Vol. 131, № 10. – P. 1115-1124.Hyari K., El-Mashaleh M., Kandil A. Optimal assignment of multiskilled labor in building construction projects // Int. J. Constr. Educ. Res. Taylor & Francis, 2010. Vol. 6, № 1. – P. 70-80.Hyari K., El-Mashaleh M., Kandil A. Optimal assignment of multiskilled labor in building construction projects // Int. J. Constr. Educ. Res. Taylor & Francis, 2010. Vol. 6, № 1. – P. 70-80.Tsapko K.A., Alyaeva M.Y. Optimization of Construction Operations at Reduced Resource Intensity and Labor Costs // Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. – P. 1271-1275.Tsapko K.A., Alyaeva M.Y. Optimization of Construction Operations at Reduced Resource Intensity and Labor Costs // Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. – P. 1271-1275.Kasal P., Lorenc V., Wenighofer W. The Use of Maturity Method for Estimating In Situ Compressive Strength of Concrete // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 309. – P. 103-107.Kasal P., Lorenc V., Wenighofer W. The Use of Maturity Method for Estimating In Situ Compressive Strength of Concrete // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 309. – P. 103-107.Badawi Y. et al. Use of maturity sensors to predict concrete compressive sterngth in diferrent curing and compaction regimes // Conference Proceedings Civil Engineering 2018. 2018.Badawi Y. et al. Use of maturity sensors to predict concrete compressive sterngth in diferrent curing and compaction regimes // Conference Proceedings Civil Engineering 2018. 2018.Utepov Y. et al. Prototyping an embedded wireless sensor for monitoring reinforced concrete structures // Comput. Concr. Techno-Press, 2019. Vol. 24, № 2. – P. 95-102.Utepov Y. et al. Prototyping an embedded wireless sensor for monitoring reinforced concrete structures // Comput. Concr. Techno-Press, 2019. Vol. 24, № 2. – P. 95-102.Khudaibergenov O. et al. Wireless sensor for monitoring reinforced concrete structures: pat. 3575 USA. Kazakhstan, 2019.Khudaibergenov O. et al. Wireless sensor for monitoring reinforced concrete structures: pat. 3575 USA. Kazakhstan, 2019.Utepov Y.B. et al. Maturity sensors placement based on the temperature transitional boundaries. // Mag. Civ. Eng. 2019. Vol. 90, № 6. – P. 93-103.Utepov Y.B. et al. Maturity sensors placement based on the temperature transitional boundaries. // Mag. Civ. Eng. 2019. Vol. 90, № 6. – P. 93-103.Lucassen G. et al. Improving agile requirements: the quality user story framework and tool // Requir. Eng. Springer, 2016. Vol. 21, № 3. P. 383-403.Lucassen G. et al. Improving agile requirements: the quality user story framework and tool // Requir. Eng. Springer, 2016. Vol. 21, № 3. P. 383-403.de Carvalho Silva J. et al. LoRaWAN – A low power WAN protocol for Internet of Things: A review and opportunities // 2017 2nd International Multidisciplinary Conference on Computer and Energy Science (SpliTech). 2017. – P. 1-6.de Carvalho Silva J. et al. LoRaWAN – A low power WAN protocol for Internet of Things: A review and opportunities // 2017 2nd International Multidisciplinary Conference on Computer and Energy Science (SpliTech). 2017. – P. 1-6.Morin E. et al. Comparison of the device lifetime in wireless networks for the internet of things // IEEE Access. IEEE, 2017. Vol. 5. – P. 7097-7114.Morin E. et al. Comparison of the device lifetime in wireless networks for the internet of things // IEEE Access. IEEE, 2017. Vol. 5. – P. 7097-7114.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.