Compare commits
7 Commits
latex/lite
...
latex/back
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
5b609e46a7 | ||
|
|
44149d2f0e | ||
|
|
2ac7e45a10 | ||
|
|
106850b3df | ||
|
|
75cfb25923 | ||
|
|
a78dc930c2 | ||
|
|
144d381a2b |
@@ -1,25 +1,68 @@
|
||||
\chapter{PENDAHULUAN}
|
||||
|
||||
\section{Latar Belakang}
|
||||
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Nunc consequat lectus dolor, a commodo odio suscipit nec. Aliquam posuere elit eget tellus dapibus, auctor ornare mi porttitor. Donec auctor aliquet nisl, quis convallis ligula rutrum id. Duis tortor ipsum, scelerisque vestibulum viverra eu, maximus vel mi. Nullam volutpat nunc et varius tempor. Vivamus convallis mi eros, aliquam semper dui tincidunt a. Morbi nunc dui, accumsan ac arcu nec, condimentum efficitur mauris. Etiam sed mauris semper, volutpat justo eu, placerat mauris. Suspendisse at erat eu arcu gravida mattis et id nunc. Aliquam malesuada magna odio, ac dictum erat vestibulum a. Mauris vel nisi sit amet elit tempor bibendum sit amet a velit. Morbi dignissim facilisis placerat.\par
|
||||
|
||||
\begin{figure}
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[width=0.5\linewidth]{frontmatter/img/slice1.jpg}
|
||||
\caption{Enter Caption}
|
||||
\label{fig:enter-label}
|
||||
\end{figure}
|
||||
\indent Monitor Kesehatan Struktur (\textit{Structural Health Monitoring} atau SHM) merupakan pendekatan penting untuk menjamin integritas dan keselamatan struktur teknik sipil secara berkelanjutan. Salah satu komponen struktural yang umum digunakan dalam penyambungan adalah sambungan baut (\textit{bolt joint}), yang dikenal karena kemudahan dalam perakitan dan penggunaan ulang. Namun demikian, sambungan berulir ini rentan mengalami kelonggaran akibat beban kejut atau getaran terus-menerus \parencite{chen2017}. Kelonggaran baut yang tidak terdeteksi sejak dini dapat menyebabkan kerusakan serius pada struktur, sehingga identifikasi dini terhadap kerusakan sambungan baut menjadi krusial dalam bidang teknik sipil, mesin, dan kedirgantaraan.
|
||||
|
||||
Pellentesque vel accumsan lorem, id vulputate metus. Nulla mollis orci ante, et euismod erat venenatis eget. Proin tempus lobortis feugiat. Fusce vitae sem quis lacus iaculis dignissim ut eget turpis. Vivamus ut nisl in enim porttitor fringilla vel et mauris. Mauris quis porttitor magna. Pellentesque molestie viverra arcu at tincidunt. Maecenas non elit arcu.\par
|
||||
\indent Deteksi kelonggaran baut telah dilakukan melalui berbagai metode. Kelompok pertama adalah inspeksi \textit{in-situ}, seperti inspeksi visual atau penggunaan alat mekanis seperti kunci torsi dan palu. Meskipun sederhana dan murah, metode ini sulit untuk mendeteksi kerusakan pada tahap awal \parencite{j.h.park2015}. Metode palu lebih efektif dibanding visual untuk mendeteksi awal kelonggaran, tetapi akurasinya dapat terganggu oleh kebisingan lingkungan, serta memakan waktu bila diaplikasikan pada struktur dengan banyak sambungan seperti jembatan \parencite{j.h.park2015,wang2013}.
|
||||
|
||||
Etiam feugiat enim sit amet tortor interdum lobortis. Curabitur elementum faucibus sapien. Morbi eget facilisis lorem. In sed suscipit metus. Etiam porttitor, libero sit amet sodales hendrerit, libero dolor hendrerit nulla, sed convallis risus leo posuere metus. Cras gravida ac elit viverra ultrices. Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices posuere cubilia curae; Maecenas dictum urna elit, nec eleifend nulla mattis sit amet. Pellentesque suscipit metus vitae leo suscipit, a vehicula quam pretium. Sed eu est ut risus convallis hendrerit a vulputate justo. Nulla sollicitudin quam ut risus euismod, quis consequat dui mattis. Mauris id eros varius, pellentesque quam quis, venenatis tellus. Nulla vitae condimentum nisl. Vestibulum suscipit scelerisque dui, non posuere purus finibus nec. Nulla ultrices felis quis vestibulum porta. Suspendisse potenti.\par
|
||||
\indent Kelompok kedua menggunakan teknik berbasis penglihatan komputer seperti kamera dan pencitraan digital, termasuk deteksi rotasi kepala baut menggunakan CNN dan Faster R-CNN \parencite{zhang2020,zhao2019}. Meskipun teknik ini dapat mendeteksi kerusakan secara visual tanpa dipengaruhi oleh kebisingan akustik, tantangan tetap ada dalam hal penempatan kamera dan beban komputasi tinggi dari model deep learning, terutama dalam kondisi sempit seperti mesin kendaraan atau turbin.
|
||||
|
||||
Nam tempus tincidunt interdum. Pellentesque at ligula ac massa semper efficitur vitae non ante. Suspendisse potenti. Cras vitae interdum erat, nec facilisis urna. Nulla commodo porttitor tellus non posuere. Vestibulum tristique ut urna quis porttitor. Sed pellentesque lectus sit amet ultrices aliquam. Aliquam erat volutpat. Nam dictum eu erat a mollis. Donec eget nulla vel risus aliquet suscipit sed at libero.\par
|
||||
\indent Kelompok ketiga dan yang menjadi fokus penelitian ini adalah teknik berbasis sensor, terutama pendekatan berbasis getaran (\textit{vibration-based}). Metode ini tidak hanya efektif dalam mengatasi keterbatasan teknik sebelumnya, tetapi juga mampu mendeteksi kelonggaran baut pada tahap awal secara andal dan akurat \parencite{nichols2004,razi2013}. Dalam penelitian ini, deteksi dilakukan melalui data akselerasi struktur yang diambil dari titik-titik sambungan dalam \textit{sistem grid} yang mewakili koneksi baut secara arah kolom.
|
||||
|
||||
\indent Pada penelitian sebelumnya oleh \textcite{abdeljaber2017}, deteksi kerusakan struktur menggunakan 1-D Convolutional Neural Network (1-D CNN) telah diterapkan secara efektif pada struktur grid dengan 30 titik sensor. Namun, keterbatasan tetap muncul dalam hal kebutuhan sumber daya komputasi yang tinggi ketika memproses data mentah berdimensi besar dari semua sensor secara simultan \parencite{yang2020, liu2022}. Beberapa studi menyarankan bahwa transformasi sinyal seperti STFT dapat digunakan sebagai alternatif ekstraksi fitur sebelum dilakukan klasifikasi \parencite{shahid2022}. Pendekatan ini tidak hanya mengurangi kompleksitas perhitungan tetapi juga dapat mempertahankan karakteristik penting dari sinyal yang tereduksi.
|
||||
|
||||
\indent Oleh karena itu, penelitian ini mengadopsi pendekatan pengurangan jumlah sensor menjadi hanya dua per jalur kolom (atas dan bawah), merepresentasikan sambungan vertikal seperti susunan baut, dengan tujuan menyederhanakan model tanpa kehilangan akurasi deteksi kerusakan. Data diproses melalui transformasi STFT sebelum diklasifikasikan menggunakan model algoritma pembelajaran mesin klasik. Dengan mengevaluasi berbagai pengklasifikasi dan validasi silang antar kolom, studi ini berkontribusi dalam menciptakan sistem SHM yang efisien, rendah biaya, dan mudah diimplementasikan.
|
||||
|
||||
|
||||
\section{Rumusan Masalah}
|
||||
Untuk memandu arah penelitian ini, beberapa permasalahan utama yang akan dibahas adalah sebagai berikut:
|
||||
|
||||
Maecenas hendrerit pharetra bibendum. Donec ut tortor ac augue aliquam ullamcorper nec id eros. Quisque consectetur elementum ipsum vitae posuere. Sed ultricies ipsum nibh, vitae volutpat neque bibendum at. Morbi dictum metus eu bibendum malesuada. Nam scelerisque purus erat, id dictum nisl pretium vitae. Curabitur finibus commodo dui ac molestie. In sed sem ac dui dapibus ullamcorper. Aenean molestie nulla eu lorem maximus hendrerit. Vivamus viverra velit dolor, in vehicula eros facilisis at. Vivamus in rhoncus sem.
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Apakah sinyal getaran yang hanya diperoleh dari sensor pada bagian atas dan bawah suatu jalur kolom masih mampu merepresentasikan fitur-fitur penting yang diperlukan untuk mengklasifikasikan kerusakan struktur secara akurat?
|
||||
|
||||
\item Apakah penggabungan data dari beberapa jalur kolom dapat meningkatkan kemampuan generalisasi model, meskipun jumlah sensor pada tiap jalur dibatasi?
|
||||
|
||||
\item Apakah algoritma machine learning klasik yang sederhana masih mampu menghasilkan model dengan kinerja yang cukup layak dibandingkan dengan model \textit{supervised} yang lebih kompleks ketika diterapkan pada skenario dengan input data sensor yang terbatas?
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
% \section{Identifikasi Masalah}
|
||||
% \begin{itemize}
|
||||
% \item Kebanyakan kerangka kerja pada monitoring kesehatan struktur membutuhkan deretan sensor yang banyak, hal ini dibutuhkan biaya yang tinggi dan kurang praktikal untuk banyak pengaplikasian.
|
||||
|
||||
% \item Banyak model dengan performa tinggi bergantung pada teknik pemelajaran mendalam, sehingga dibutuhkan sumberdaya komputasi yang tinggi dan memungkinkan kurangnya kemudahan dan keterjangkauan untuk aplikasikan.
|
||||
|
||||
% \item Kurangnya kesederhanaan, pendeketan umum yang menyeimbangkan penggunaan sensor dengan keandalan dalam lokalisasi kerusakan.
|
||||
% \end{itemize}
|
||||
\section{Lingkup Penelitian}
|
||||
Studi ini berfokus pada dataset yang tersedia secara publik didapat dari Queen's University Grandstand Simulator (QUGS), sebuah kerangka besi level laboratorium yang dipasang dengan tiga puluh titik sensor akselerometer dan \textit{white shaker noise}. Riset terdahulu telah dilakukan pengaplikasian pemelajaran mesin jaringan saraf terhadap seluruh sensor yang terpasang penuh pada setiap titik \textit{joint} untuk mencapai akurasi yang tinggi. Akan tetapi, pada praktiknya, instrumentasi penuh seperti ini terkadang kurang efektif dari segi biaya dan kurang layak dalam skala besar.
|
||||
|
||||
\section{Tujuan Penelitian}
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Mengembangkan alur sistem (\textit{pipeline}) pemantauan kesehatan struktur (Structural Health Monitoring/SHM) yang disederhanakan dengan hanya menggunakan sepasang sensor di ujung-ujung struktur.
|
||||
|
||||
% \item Memperlakukan setiap grup kolom sensor sebagai elemen balok satu dimensi yang disederhanakan, dan mengevaluasi apakah karakteristik kerusakan tetap terjaga dalam energi getaran yang ditransmisikan antara kedua ujungnya.
|
||||
|
||||
% \item Menyusun setiap grup kolom sebagai satu dataset terpisah dan melakukan lima pengujian berbeda, di mana masing-masing grup kolom berperan sebagai data validasi secara bergantian.
|
||||
|
||||
% \item Menyertakan data dari setiap grup kolom ke dalam data pelatihan untuk membentuk satu model umum yang dapat digunakan untuk seluruh grup kolom.
|
||||
|
||||
\item Mengeksplorasi kemungkinan generalisasi satu model terhadap berbagai jalur kolom hanya dengan memanfaatkan data dari sensor pada kedua ujung kolom.
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
% Dalam merespon hal tersebut, penelitian ini memperkenalkan pendekatan baru yang menekankan efisiensi pada penanganan data dan interpretasi fisik. Data pada sensor-sensor yang terpasang pada struktur grid ini dikelompokkan menjadi beberapa grup kolom, dan hanya menyisakan sensor awal dan sensor paling akhir dari setiap grup sensor sebagai input pengklasifikasian. Terdapat hipotesis bahwa energi getaran bergerak di sepanjang jalur kolom terjaga secara cukup baik antara ujung-ujung sensor untuk memungkinkan algoritma pemelajaran mesin, seperti Support-Vector Machine (SVM), Bagged Trees, Random Forest, Decision Tree, KNN, LDA, dan XGBoost, medeteksi dan mengklasifikasi secara akurat letak kerusakan.
|
||||
|
||||
\section{Manfaat Penelitian}
|
||||
% \subsubsection{Dolor}
|
||||
|
||||
Penelitian ini memberikan beberapa manfaat yang diharapkan dapat berkontribusi dalam pengembangan sistem deteksi kerusakan struktur, antara lain:
|
||||
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Penelitian ini tidak berfokus pada pengembangan arsitektur model baru maupun penerapan \textit{transfer learning}, melainkan pada perancangan alur (\textit{pipeline}) klasifikasi yang sederhana dan mudah dipahami sebagai solusi tahap awal untuk pengembangan sistem monitor kesehatan struktur.
|
||||
|
||||
\item Dengan pemilihan titik sensor strategis yang terbatas (hanya di ujung atas dan bawah jalur kolom \textit{grid}) serta prapemrosesan berbasis transformasi STFT, penelitian ini menunjukkan bahwa efisiensi dapat dicapai tanpa mengorbankan akurasi secara signifikan.
|
||||
|
||||
\item Studi ini membuktikan bahwa algoritma pembelajaran mesin klasik seperti SVM, KNN, dan LDA masih mampu memberikan performa model yang kompetitif dalam klasifikasi kerusakan, apabila dipadukan dengan ekstraksi fitur yang tepat.
|
||||
|
||||
\item Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi alternatif sistem SHM yang lebih terjangkau dan praktis untuk diterapkan pada struktur nyata, khususnya dalam kondisi keterbatasan sumber daya.
|
||||
|
||||
\item Rangkaian eksperimen dan pendekatan sistematis dalam penelitian ini dapat dijadikan tolok ukur atau \textit{baseline} untuk studi komparatif selanjutnya dan pengembangan model arsitektur yang lebih kompleks.
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
@@ -1,10 +0,0 @@
|
||||
\chapter{LITERATURE REVIEW AND THEORETICAL FOUNDATION}
|
||||
\section{Literature Review}
|
||||
\input{chapters/id/02_literature_review/literature_review/abdeljaber2017}
|
||||
|
||||
\section{Theoretical Foundation}
|
||||
\input{chapters/id/02_literature_review/theoritical_foundation/stft}
|
||||
\input{chapters/id/02_literature_review/theoritical_foundation/machine_learning}
|
||||
|
||||
\bigskip
|
||||
These theoretical foundations provide the methodological framework for implementing and evaluating the proposed damage localization system in this research. The combination of time-frequency analysis using STFT and classical machine learning classifiers enables an efficient and interpretable approach to structural health monitoring.
|
||||
@@ -1,6 +0,0 @@
|
||||
Traditional structural health monitoring methods often rely on hand-crafted features and manually tuned classifiers, which pose challenges in terms of generalization, reliability, and computational efficiency. As highlighted by [Author(s), Year], these approaches frequently require a trial-and-error process for feature and classifier selection, which not only reduces their robustness across structures but also hinders their deployment in real-time applications due to the computational load of the feature extraction phase.
|
||||
|
||||
[Author(s), Year] introduced a CNN-based structural damage detection approach validated through a large-scale grandstand simulator at Qatar University. The structure, designed to replicate modern stadiums, was equipped with 30 accelerometers and subjected to controlled damage by loosening beam-to-girder bolts. Acceleration data, collected under band-limited white noise excitation and sampled at 1024 Hz, were segmented into 128-sample frames for training localized 1D CNNs—one per joint—creating a decentralized detection system. Across two experimental phases, involving both partial and full-structure monitoring, the method demonstrated high accuracy in damage localization, achieving a training classification error of just 0.54\%. While performance remained strong even under double-damage scenarios, some misclassifications occurred in symmetric or adjacent damage cases. Overall, the proposed method presents a highly efficient and accurate solution for real-time SHM applications.
|
||||
|
||||
In the context of this thesis, the dataset and experimental setup introduced by [Author(s), Year] form the foundation for comparative analysis and algorithm testing. The authors have not only demonstrated the efficacy of a compact 1D CNN-based system for vibration-based structural damage detection, but also highlighted the value of using output-only acceleration data—a constraint shared in this thesis’s methodology. The decentralized design of their system, which allows each CNN to process only locally available data, is particularly aligned with this thesis's focus on efficient, sensor-level data analysis without requiring full-system synchronization. Furthermore, since the authors indicate plans to publicly release their dataset and source code, this thesis leverages that open data for applying alternative analysis methods such as support vector machines (SVM) or frequency domain feature extraction techniques, allowing a direct performance comparison between classical and deep learning-based SHM approaches. Thus, this work serves as both a benchmark reference and a data source in the development and evaluation of more accessible, lower-complexity alternatives for structural health monitoring systems.
|
||||
|
||||
@@ -1,33 +0,0 @@
|
||||
\subsection{Classification Algorithms}
|
||||
|
||||
This research evaluates five classical machine learning algorithms to perform the classification task of damage localization. Each algorithm has different strengths and limitations, and their performance is benchmarked to identify the most suitable one for the given dataset.
|
||||
|
||||
\subsubsection{Support Vector Machine (SVM)}
|
||||
|
||||
SVM is a supervised learning algorithm that seeks an optimal hyperplane that separates data into classes with maximum margin. SVM performs well in high-dimensional spaces and is robust to overfitting, especially in cases with a clear margin of separation.
|
||||
|
||||
SVM is appropriate for vibration signal classification due to its capability to handle nonlinear decision boundaries when equipped with kernel functions.
|
||||
|
||||
\subsubsection{K-Nearest Neighbors (KNN)}
|
||||
|
||||
KNN is a non-parametric, instance-based learning algorithm. It classifies a new data point based on the majority vote of its $k$ nearest neighbors in the feature space. Although simple, KNN can be effective when the data is well-distributed and class boundaries are smooth.
|
||||
|
||||
Its performance is sensitive to the choice of $k$ and distance metric. For high-dimensional data like STFT features, dimensionality reduction or careful scaling may be required.
|
||||
|
||||
\subsubsection{Decision Tree (DT)}
|
||||
|
||||
Decision Tree is a rule-based classifier that splits data into classes using feature thresholds. It builds a tree where each internal node represents a feature, each branch a decision rule, and each leaf a class label. DTs are easy to interpret and can capture non-linear relationships.
|
||||
|
||||
However, they are prone to overfitting, especially with noisy or small datasets.
|
||||
|
||||
\subsubsection{Random Forest (RF)}
|
||||
|
||||
Random Forest is an ensemble learning method based on constructing multiple decision trees during training and outputting the mode of the classes for classification. It improves the generalization capability of individual trees and reduces overfitting.
|
||||
|
||||
RF is suitable for damage detection as it provides robustness to noise and variance, making it ideal for real-world sensor data.
|
||||
|
||||
\subsubsection{Naïve Bayes (NB)}
|
||||
|
||||
Naïve Bayes is a probabilistic classifier based on Bayes' theorem, assuming feature independence. Despite its simplicity, it often performs well in high-dimensional problems and with small datasets.
|
||||
|
||||
NB is particularly effective when class-conditional independence holds approximately, which may occur when STFT features are well-separated in distribution.
|
||||
@@ -1,11 +0,0 @@
|
||||
\subsection{Short-Time Fourier Transform (STFT)}
|
||||
|
||||
The Short-Time Fourier Transform (STFT) is a fundamental technique used to analyze non-stationary signals, such as those generated by structures under dynamic load or white noise excitation. While the traditional Fourier Transform provides frequency-domain information, it lacks time resolution. STFT overcomes this limitation by applying the Fourier Transform over short overlapping segments of the signal, thereby producing a time-frequency representation.
|
||||
|
||||
Mathematically, the STFT of a signal $x(t)$ is given by:
|
||||
\begin{equation}
|
||||
X(t, \omega) = \int_{-\infty}^{\infty} x(\tau) w(\tau - t) e^{-j \omega \tau} d\tau
|
||||
\end{equation}
|
||||
where $w(\tau - t)$ is a window function centered at time $t$, and $\omega$ is the angular frequency.
|
||||
|
||||
In this study, the STFT is employed to extract the time-frequency features of the vibration signals collected from the structure. These features are then used as inputs to machine learning classifiers. This process captures localized frequency content over time, which is crucial in identifying structural changes due to damage.
|
||||
1
latex/chapters/id/01_background/background.tex
Normal file
1
latex/chapters/id/01_background/background.tex
Normal file
@@ -0,0 +1 @@
|
||||
Monitor Kesehatan Struktur (SHM) merupakan aspek penting dalam melakukan pemeliharaan keamanan dan kelayakan operasional pada struktur. Dari berbagai macam strategi SHM, metode berbasis getaran sudah menjadi opsi paling banyak dijumpai karena kemampuannya untuk mendeteksi perubahan struktur internal secara non-invasif. Penemuan baru-baru ini pada pemelajaran mesin (\textit{machine learning}) telah memberi wawasan luas pada penggunaan model pemelajaran mendalam (\textit{deep learning}), seperti satu dimensi jaringan saraf konvolusional (1-D CNN), untuk deteksi lokalisasi kerusakan. Model-model ini biasanya memebutuhkan data dari susunan sensor penuh dan dataset latih besar. Hal ini terkadang membuat metode tersebut membutuhkan komputasi yang intensif dan kurang memungkinkan untuk diaplikasikan pada sumber daya yang terbatas. (Need more past research)
|
||||
7
latex/chapters/id/01_background/index.tex
Normal file
7
latex/chapters/id/01_background/index.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,7 @@
|
||||
\chapter{PENDAHULUAN}
|
||||
|
||||
\input{background}
|
||||
\input{key_issue}
|
||||
\input{scope}
|
||||
\input{purpose}
|
||||
\input{novelty}
|
||||
10
latex/chapters/id/01_background/key_issue.tex
Normal file
10
latex/chapters/id/01_background/key_issue.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,10 @@
|
||||
\section{Rumusan Masalah}
|
||||
Untuk memandu arah penelitian ini, beberapa permasalahan utama yang akan dibahas adalah sebagai berikut:
|
||||
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Apakah sinyal getaran yang hanya diperoleh dari sensor pada bagian atas dan bawah suatu jalur kolom masih mampu merepresentasikan fitur-fitur penting yang diperlukan untuk mengklasifikasikan kerusakan struktur secara akurat?
|
||||
|
||||
\item Apakah penggabungan data dari beberapa jalur kolom dapat meningkatkan kemampuan generalisasi model, meskipun jumlah sensor pada tiap jalur dibatasi?
|
||||
|
||||
\item Apakah algoritma machine learning klasik yang sederhana masih mampu memberikan kinerja yang kompetitif dibandingkan dengan model yang lebih kompleks ketika diterapkan pada skenario dengan input data sensor yang terbatas?
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
2
latex/chapters/id/01_background/novelty.tex
Normal file
2
latex/chapters/id/01_background/novelty.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,2 @@
|
||||
\section{Manfaat Penelitian}
|
||||
Kontribusi utama dalam penelitian ini bukan untuk mengenalkan model arsitektur baru atau pembuatan kerangka kerja untuk \textit{transfer learning}, melainkan pembuatan saluran pipa klasifikasi yang mudah digunakan dan dipahami pada tahap awal. Saluran pipa ini mendemonstrasikan bahwa dengan pemilihan titik sensor yang tepat dan prapemrosesan yang baik, algoritma klasik masih mmampu memberi akurasi yang tinggi pada lokalisasi kerusakan dengan menyeimbangkan antara kesederhanaan, efisiensi, dan performa. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai sistem monitor kesehatan struktur rendah biaya dan tolok ukur untuk studi komparatif selanjutnya yang melibatkan model arsitektur kompleks.
|
||||
12
latex/chapters/id/01_background/purpose.tex
Normal file
12
latex/chapters/id/01_background/purpose.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,12 @@
|
||||
\section{Tujuan Penelitian}
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item Mengembangkan alur sistem pemantauan kesehatan struktur (Structural Health Monitoring/SHM) yang disederhanakan dengan hanya menggunakan sepasang sensor (bagian atas dan bawah) dari grup kolom sensor (contoh: kolom (1,6,11,16,21,26)).
|
||||
|
||||
\item Memperlakukan setiap grup kolom sensor sebagai elemen balok satu dimensi yang disederhanakan, dan mengevaluasi apakah karakteristik kerusakan tetap terjaga dalam energi getaran yang ditransmisikan antara kedua ujungnya.
|
||||
|
||||
\item Menyusun setiap grup kolom sebagai satu dataset terpisah dan melakukan lima pengujian berbeda, di mana masing-masing grup kolom berperan sebagai data validasi secara bergantian.
|
||||
|
||||
\item Menyertakan data dari setiap grup kolom ke dalam data pelatihan untuk membentuk satu model umum yang dapat digunakan untuk seluruh grup kolom.
|
||||
|
||||
\item Mengeksplorasi kemungkinan generalisasi satu model terhadap berbagai jalur kolom hanya dengan memanfaatkan data dari sensor pada kedua ujung kolom.
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
2
latex/chapters/id/01_background/scope.tex
Normal file
2
latex/chapters/id/01_background/scope.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,2 @@
|
||||
\section{Lingkup Penelitian}
|
||||
Studi ini berfokus pada dataset yang tersedia secara publik didapat dari Queen's University Grandstand Simulator (QUGS), sebuah kerangka besi level laboratorium yang dipasang dengan tiga puluh titik sensor akselerometer. Riset terdahulu telah dilakukan pengaplikasian \textit{deep learning} terhadap seluruh sensor yang terpasang penuh pada setiap titik joint untuk mencapai akurasi yang tinggi. Akan tetapi, pada praktiknya, instrumentasi penuh seperti ini terkadang tidak efektif dari segi biaya dan tidak layak secara logis.
|
||||
@@ -1,3 +0,0 @@
|
||||
Metode monitor kesehatan struktur (SHM) tradisional sering kali mengandalkan fitur yang dibuat secara manual dan pengklasifikasi (\textit{classifier}) yang diatur secara manual, yang menimbulkan tantangan dalam hal generalisasi, keandalan, dan efisiensi komputasi. Seperti yang disorot oleh \textcite{abdeljaber2017}, pendekatan-pendekatan ini umumnya memerlukan proses \textit{trial-and-error} dalam pemilihan fitur dan pengklasifikasi yang tidak hanya mengurangi ketangguhan metode tersebut di berbagai jenis struktur, tetapi juga menghambat penerapannya dalam pengaplikasian secara \textit{real-time} karena beban komputasi pada fase ekstraksi fitur.
|
||||
|
||||
\textcite{abdeljaber2017} memperkenalkan pendekatan deteksi kerusakan struktur berbasis CNN yang divalidasi melalui \textit{large-scale grandstand simulator} di Qatar University. Struktur tersebut dirancang untuk mereplikasi stadion modern, dilengkapi dengan 30 akselerometer, dan dikenai kerusakan terkontrol melalui pelonggaran baut sambungan antara balok dan gelagar. Data percepatan yang dikumpulkan di bawah eksitasi \textit{band-limited white noise} dan disampel pada 1024 Hz, kemudian dibagi menjadi bingkai berukuran 128 sampel untuk melatih 1-D CNN yang dilokalkan—satu untuk setiap sambungan (\textit{joint})—menciptakan sistem deteksi terdesentralisasi. Dalam dua fase (skenario) eksperimen, yang melibatkan pemantauan sebagian dan seluruh struktur, metode ini menunjukkan akurasi tinggi dalam pelokalisasian kerusakan, dengan kesalahan klasifikasi saat pelatihan hanya sebesar 0.54\%. Meskipun performa tetap andal bahkan dalam skenario kerusakan ganda, beberapa salah klasifikasi terjadi pada kasus kerusakan yang simetris atau berdekatan. Secara keseluruhan, metode yang diusulkan ini menawarkan solusi yang sangat efisien dan akurat untuk aplikasi SHM secara \textit{real-time}.
|
||||
@@ -1,13 +0,0 @@
|
||||
Metode monitor kesehatan struktur (SHM) tradisional sering kali mengandalkan fitur yang dibuat secara manual dan pengklasifikasi (\textit{classifier}) yang diatur secara manual, yang menimbulkan tantangan dalam hal generalisasi, keandalan, dan efisiensi komputasi. Seperti yang disorot oleh \textcite{abdeljaber2017}, pendekatan-pendekatan ini umumnya memerlukan proses \textit{trial-and-error} dalam pemilihan fitur dan pengklasifikasi yang tidak hanya mengurangi ketangguhan metode tersebut di berbagai jenis struktur, tetapi juga menghambat penerapannya dalam pengaplikasian secara \textit{real-time} karena beban komputasi pada fase ekstraksi fitur.
|
||||
|
||||
\textcite{abdeljaber2017} memperkenalkan pendekatan deteksi kerusakan struktur berbasis CNN yang divalidasi melalui \textit{large-scale grandstand simulator} di Qatar University. Struktur tersebut dirancang untuk mereplikasi stadion modern, dilengkapi dengan 30 akselerometer, dan dikenai kerusakan terkontrol melalui pelonggaran baut sambungan antara balok dan gelagar. Data percepatan yang dikumpulkan di bawah eksitasi \textit{band-limited white noise} dan disampel pada 1024 Hz, kemudian dibagi menjadi bingkai berukuran 128 sampel untuk melatih 1-D CNN yang dilokalkan—satu untuk setiap sambungan (\textit{joint})—menciptakan sistem deteksi terdesentralisasi. Dalam dua fase (skenario) eksperimen, yang melibatkan pemantauan sebagian dan seluruh struktur, metode ini menunjukkan akurasi tinggi dalam pelokalisasian kerusakan, dengan kesalahan klasifikasi saat pelatihan hanya sebesar 0.54\%. Meskipun performa tetap andal bahkan dalam skenario kerusakan ganda, beberapa salah klasifikasi terjadi pada kasus kerusakan yang simetris atau berdekatan. Secara keseluruhan, metode yang diusulkan ini menawarkan solusi yang sangat efisien dan akurat untuk aplikasi SHM secara\textit{real-time}.
|
||||
|
||||
\indent Metode berbasis getaran merupakan salah satu teknik paling umum dalam sistem pemantauan kesehatan struktur (SHM) karena kemampuannya dalam mendeteksi perubahan kondisi struktur secara non-destruktif. Pendekatan ini bergantung pada prinsip bahwa kerusakan pada suatu struktur, seperti kelonggaran sambungan atau penurunan kekakuan elemen, akan mengubah karakteristik dinamikanya, seperti frekuensi alami, bentuk mode, dan respons getaran terhadap eksitasi tertentu.
|
||||
|
||||
\indent Salah satu jenis kerusakan struktural yang umum dijumpai dalam sambungan mekanis adalah kelonggaran baut akibat beban dinamis berulang, seperti getaran atau kejutan. Kondisi ini dapat menyebabkan penurunan integritas struktur dan berujung pada kegagalan sistem jika tidak terdeteksi sejak dini. Oleh karena itu, deteksi kelonggaran baut secara dini telah menjadi perhatian utama dalam bidang teknik sipil, mesin, maupun dirgantara [1, 11].
|
||||
|
||||
\indent Teknik deteksi berbasis getaran terbukti efektif dalam mengidentifikasi tanda-tanda awal kelonggaran sambungan. Hal ini dilakukan dengan menganalisis perubahan spektrum frekuensi atau energi getaran antar kondisi sehat dan rusak. Dalam praktiknya, data getaran biasanya dikumpulkan melalui akselerometer yang dipasang pada titik-titik tertentu dalam struktur. Perubahan karakteristik getaran, seperti penurunan amplitudo, pergeseran frekuensi dominan, atau pola spektral lainnya, menjadi indikator keberadaan dan lokasi kerusakan.
|
||||
|
||||
\indent Sejumlah penelitian telah menerapkan teknik ini dalam konteks struktur kompleks seperti sambungan multi-baut atau grid struktural. Misalnya, studi oleh Zhao et al. [10] menunjukkan bahwa perubahan rotasi kepala baut akibat kelonggaran dapat dikaitkan dengan pola getaran tertentu. Sementara itu, pendekatan yang lebih umum dalam domain teknik sipil adalah memanfaatkan sinyal akselerasi dari sambungan kolom atau balok sebagai masukan untuk sistem klasifikasi kerusakan berbasis pembelajaran mesin [12].
|
||||
|
||||
\indent Kelebihan utama dari pendekatan berbasis getaran dibanding metode visual atau inspeksi manual adalah kemampuannya dalam mendeteksi kerusakan mikro secara lebih dini, bahkan sebelum tampak secara fisik. Namun, tantangan tetap ada, terutama dalam penempatan sensor yang optimal, pemrosesan sinyal, dan interpretasi pola dinamik yang kompleks dalam struktur grid. Oleh karena itu, kombinasi antara teknik transformasi sinyal seperti Short-Time Fourier Transform (STFT) dan algoritma pembelajaran mesin menjadi arah baru yang menjanjikan dalam riset SHM masa kini.
|
||||
Reference in New Issue
Block a user