基于物聯(lián)網(wǎng)的橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、橋梁作為國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其承載著巨大的交通運輸壓力，橋梁的安全運營離不開可靠的安全監(jiān)測。目前我國的橋梁監(jiān)測還是以人工監(jiān)測為主，已有的一些監(jiān)測系統(tǒng)也大多為有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其安裝布線困難，節(jié)點智能化程度低，系統(tǒng)容災(zāi)性差，線路損壞易導致整個監(jiān)測系統(tǒng)失效。
　　將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于橋梁安全監(jiān)測中，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測任務(wù)的智能化，保證數(shù)據(jù)的實時性。為此，本文設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有遠程智能監(jiān)測、

2、及時分析預(yù)警、低能耗、可靠性高、安裝方便等優(yōu)勢。本論文針對感知層的網(wǎng)絡(luò)連通性和系統(tǒng)的冗余監(jiān)測進行了研究，并給出了橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的整體框架以及軟件設(shè)計方案，本文的主要工作如下:
　　1.研究設(shè)計橋梁監(jiān)測中的ZigBee網(wǎng)絡(luò)連通性增強算法。監(jiān)測系統(tǒng)的感知層通過ZigBee技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)通信，針對ZigBee技術(shù)地址分配機制帶來的連通性低的缺陷，研究設(shè)計了一種連通性增強算法，主要通過鏈路變化來實現(xiàn)拓撲重構(gòu)，其中包含降低深度算法、節(jié)點轉(zhuǎn)移算法

3、、節(jié)點置換算法，通過仿真試驗驗證了該算法的有效性。
　　2.設(shè)計橋梁安全監(jiān)測的自調(diào)度策略。結(jié)合橋梁監(jiān)測自身的特點和監(jiān)測指標，針對采集的數(shù)據(jù)量大、能耗高等問題，設(shè)計了一套適用于橋梁安全的自調(diào)度監(jiān)測機制。首先對橋梁的監(jiān)測項和安全狀態(tài)進行分級，并以實時監(jiān)測的橋梁安全狀態(tài)為依據(jù)，在必要的時刻啟動相應(yīng)的監(jiān)測項，減少冗余監(jiān)測，降低能耗。整個自調(diào)度策略包含監(jiān)測模式調(diào)節(jié)、觸發(fā)項調(diào)節(jié)和過載調(diào)節(jié)三部分內(nèi)容
　　3.設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的橋梁安全監(jiān)測系

4、統(tǒng)方案。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點，給出橋梁監(jiān)測指標、傳感器部署位置以及節(jié)點設(shè)備，設(shè)計出面向物聯(lián)網(wǎng)的橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)，然后給出系統(tǒng)功能，并對整個系統(tǒng)的軟件框架進行了描述。為驗證本文所設(shè)計的橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)的有效性與可靠性，在某橋上進行了初步試驗，結(jié)果表明本系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集和橋梁安全狀態(tài)展示，并能夠及時預(yù)警。
　　本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用到橋梁安全監(jiān)測中，提出了一種智能高效的橋梁安全監(jiān)測方案，針對提高網(wǎng)絡(luò)連通性、減少冗余監(jiān)測、降低