基于无线传感器网络的桥梁结构安全状态应急监测及预警方法与系统

摘要

基于无线传感器网络的桥梁结构安全状态应急监测及预警方法，采用传感器模块安装在桥梁两侧或底部受力点或梁、柱受力支承部位的网络，用来采集桥梁温度、湿度、震动幅度、梁、柱的受力应变数据，以及桥梁结构变化的频度和幅度进行数据采集，传感器模块通过无线通信模块无线与汇集节点和基站节点进行收发，传送采集并进行处理过的数据，无线收发汇集节点连接基站节点，基站节点通过网络连接计算机；采用无线传感器网络实现对桥梁结构安全状态应急监测和预警，传感系统对数据经过处理系统分解、变换以获取所需要的参数后通过网络连接计算机后，利用可实现诊断功能的各种软硬件对接收到的数据进行诊断。

主权项

1、基于无线传感器网络的桥梁结构安全状态应急监测及预警方法，其特征是采用传感器模块安装在桥梁两侧或底部受力点或梁、柱受力支承部位的网络，用来采集桥梁温度、湿度、震动幅度、梁、柱的受力应变数据，以及桥梁结构变化的频度和幅度进行数据采集，传感器模块通过无线通信模块无线与汇集节点和基站节点进行收发，传送采集并进行处理过的数据，无线收发汇集节点连接基站节点，基站节点通过网络连接计算机；采用无线传感器网络实现对桥梁结构安全状态应急监测和预警，传感系统对数据经过处理系统分解、变换以获取所需要的参数后通过网络连接计算机后，利用可实现诊断功能的各种软硬件对接收到的数据进行诊断，包括结构是否受到损伤以及损伤位置、损伤程度；无线传感器网络如下构成：监测桥梁的传感器节点每2-6个组成一个无线传感器节点群组，每一个群组有一个汇集节点，该汇集节点完成群组内传感器节点的数据汇集功能，且传感器节点与且仅与群组内汇集节点进行通信，汇集节点和基站节点不接传感器。所有群组的汇集节点，组成1个或者多个群组，直接与基站节点通信(1个群组)，或通过群组内的汇集节点与基站节点通信(多个群组)，基站节点将汇集节点的监测数据通过网络连接计算机；桥梁结构安全状态应急监测和预警系统采用分层结构的方法，分层结构包括数值计算函数、中间件和损伤识别算法给出桥梁结构安全状态；分层结构的方法采用的数值方法有奇异值分解、复特征值求解、快速傅立叶变换、快速排序和复数矩阵逆；桥梁结构安全状态应急监测及预警的中间件包括：数据处理、可靠的通信和同步传感。定位损伤识别的算法包括环境激振技术(NExT)，特征系统实现算法(ERA)和损伤定位矢量法。