基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近幾年來(lái)，橋梁事故頻繁發(fā)生，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)迫在眉睫。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)憑借其自組織、多跳路由、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域受到人們青睞。
　　 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中占據(jù)重要地位，為橋梁結(jié)構(gòu)損傷診斷和決策提供必要支持。論文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套用于采集橋梁應(yīng)變信號(hào)和加速度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和用戶應(yīng)用系統(tǒng)組成，其中基于Internet技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的用戶應(yīng)

2、用系統(tǒng)發(fā)展比較成熟，因此論文重點(diǎn)對(duì)基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，主要工作有:
　　 1)結(jié)合橋梁環(huán)境實(shí)際以及無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了硬件平臺(tái)，包括無(wú)線加速度傳感節(jié)點(diǎn)、無(wú)線應(yīng)變傳感節(jié)點(diǎn)以及以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，滿足系統(tǒng)對(duì)橋梁加速度信號(hào)以及應(yīng)變信號(hào)的采集需要。
　　 2)為滿足橋梁環(huán)境下系統(tǒng)對(duì)時(shí)間同步的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種多子網(wǎng)時(shí)間同步算法，包括基于GPS授時(shí)技術(shù)的子網(wǎng)級(jí)同步、基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的節(jié)點(diǎn)級(jí)同

3、步以及基于嵌入式技術(shù)的應(yīng)用級(jí)同步三層同步機(jī)制，有效地保證了數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作。
　　 3)為滿足系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?，結(jié)合橋梁環(huán)境，分析得出數(shù)據(jù)發(fā)送瓶頸、無(wú)線干擾以及節(jié)點(diǎn)失效三個(gè)系統(tǒng)故障因素。針對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送瓶頸，通過(guò)改進(jìn)數(shù)據(jù)包格式提高了有效數(shù)據(jù)發(fā)送速率，設(shè)計(jì)本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)安全;針對(duì)無(wú)線干擾，采用頻率捷變技術(shù)規(guī)避干擾，并設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)丟失回傳機(jī)制;針對(duì)節(jié)點(diǎn)失效問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于LQI和RSSI的能量探查法對(duì)失效節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)警，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)