基于WSN的建筑結(jié)構(gòu)模態(tài)分析節(jié)能方法研究.pdf

1、近年來(lái)隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為很多研究者們的研究熱點(diǎn)。當(dāng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)場(chǎng)景時(shí)，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)往往采用電池供電，當(dāng)電池電量耗盡后，如果不對(duì)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電或者更換電池，節(jié)點(diǎn)將會(huì)死亡，所以能量成為約束該系統(tǒng)性能的關(guān)鍵性因素。針對(duì)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能耗問(wèn)題，在基于分簇的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)下，從減少簇內(nèi)通信量降低簇內(nèi)通

2、信能耗的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出節(jié)能的模態(tài)分析方法，再根據(jù)模態(tài)參數(shù)中振型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出適用于振型識(shí)別的分簇方法，降低系統(tǒng)能耗。
　　基于分簇的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)不僅可以得到準(zhǔn)確的模態(tài)參數(shù)而且系統(tǒng)能耗較低。針對(duì)聯(lián)合NExT-ERA模態(tài)分析方法，在基于分簇的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)下，設(shè)計(jì)了一種基于分簇的聯(lián)合NExT-ERA節(jié)能型模態(tài)分析方法，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的簇內(nèi)通信策略?xún)?yōu)化聯(lián)合NExT-ERA模態(tài)分析方法。仿真結(jié)果表明，該方法通過(guò)減少簇內(nèi)數(shù)據(jù)通

3、信量降低了簇內(nèi)通信能耗，從而降低了系統(tǒng)能耗。
　　相比較固有頻率，振型對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷更為敏感，在基于分簇的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)下，需要通過(guò)整合各個(gè)簇得到的局部振型以獲得結(jié)構(gòu)整體振型。針對(duì)振型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于結(jié)構(gòu)振型識(shí)別的WSN重疊分簇方法，將布置在結(jié)構(gòu)上的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)劃分成若干個(gè)重疊簇，通過(guò)基于分簇的聯(lián)合NExT-ERA節(jié)能型模態(tài)分析方法進(jìn)行局部振型識(shí)別，利用重疊技術(shù)將各個(gè)簇的局部振型進(jìn)行整合，以得到結(jié)構(gòu)完整振型。仿真結(jié)果表