橋梁結構監(jiān)測的全功能無線傳感系統(tǒng)設計.pdf

1、大型橋梁在基礎設施建設和國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要作用，橋梁的安全狀況也受到了人們的廣泛關注。由于長期承受荷載的作用及飽受自然環(huán)境的影響，橋梁容易出現(xiàn)結構損傷、局部應力過大等狀況。這些狀況最終會影響橋梁的安全。因此監(jiān)測橋梁結構并及時評估橋梁的安全狀況在保證人們生命財產(chǎn)安全方面具有重要意義。在橋梁結構監(jiān)測中，通常需要監(jiān)測橋梁的多種信息如橋面的振動、局部結構應力、斜拉索或懸索的索力、橋梁的傾角變化及橋梁工作的環(huán)境因素等，才能綜合地監(jiān)測和評估橋梁

2、的安全狀況。基于此，本文研制了能夠同時監(jiān)測橋梁多種關鍵信息的全功能無線傳感系統(tǒng)。
　　首先，分析了現(xiàn)有無線橋梁結構監(jiān)測系統(tǒng)所存在的問題，介紹了無線橋梁結構監(jiān)測的原理，并在無線傳感器網(wǎng)絡拓撲結構的基礎上，設計了整個系統(tǒng)的架構。其次，詳細闡述了傳感器節(jié)點的模塊化設計，包括傳感單元、信號調(diào)理單元、微處理單元、存儲單元、無線通信單元及電源管理單元;實現(xiàn)了節(jié)點的嵌入式軟件設計，包括通信協(xié)議和主程序軟件流程圖;并給出了數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的設計。

3、再次，闡明了時間同步對于保證橋梁結構監(jiān)測中數(shù)據(jù)分析的有效性具有非常重要的作用，時間同步的研究是本課題的重點研究內(nèi)容之一;分析了無線傳感器網(wǎng)絡中經(jīng)典的時間同步算法TPSN，提出了一種改進型的時間同步算法LP-TPSN，并完成了仿真驗證，仿真結果表明改進的算法顯著減少了時間同步過程中的能量開銷。最后，進行了傳感器標定實驗和實際橋梁工程測試實驗。
　　研究表明，基于無線傳感器網(wǎng)絡技術研制的全功能無線傳感系統(tǒng)能夠時實、快速、方便的監(jiān)測橋梁