結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用技術(shù)開發(fā).pdf

1、通過傳感器網(wǎng)絡(luò)對結(jié)構(gòu)的各類信息進行采集并成功地傳輸?shù)焦芾碇行?是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)。目前,各種健康監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集主要是采用有線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。但利用有線傳感器組成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布線量大,維護費用高。智能傳感器,具有計算能力和無線通信能力,組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有靈活性高、負重輕、成本低、搭建移動方便、維護容易等優(yōu)點,因而將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)具有廣闊的前景。
　　本文是對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方面的應(yīng)用技術(shù)的研究,工

2、作內(nèi)容包括:支持智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)軟件的安裝及相關(guān)環(huán)境設(shè)置、應(yīng)用軟件的開發(fā)、傳感器網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)的研究與應(yīng)用。本文所做的工作是課題《基于Imote2智能傳感網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的分布式架構(gòu)及算法》的一部分,該課題被列入國家自然科學(xué)基金資助項目(50678099)。
　　文中首先針對智能傳感器Micaz節(jié)點開發(fā)了采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集加速度信息的程序,并將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于懸臂梁的動特性測試試驗中。通過與有線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行比

3、較,驗證了由多個Micaz節(jié)點構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣,并成功地傳輸?shù)交竟?jié)點的功能。測量信號經(jīng)過處理,可以正確地反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的頻率特性。
　　其次,對更先進的一款智能傳感器Imote2進行研究。由于Imote2的軟件安裝存在特殊性,本文通過實踐,總結(jié)了操作軟件TinyOS的安裝及Imote2運行環(huán)境設(shè)置的經(jīng)驗。
　　最后,本文采用Imote2實現(xiàn)了基于分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集。與集中式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相比,分布式

4、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于:通過對節(jié)點角色進行劃分,構(gòu)成組織管理體系。大量節(jié)點能夠協(xié)作完成任務(wù),有效地利用了網(wǎng)絡(luò)資源,適用于在結(jié)構(gòu)上密集布排大量傳感器的情況。此外,該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在執(zhí)行采樣任務(wù)前,對各個節(jié)點進行了時間同步。時間同步是分布式系統(tǒng)協(xié)同工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　試驗是將10個Imote2節(jié)點分組布設(shè)在實驗室的鋼管混凝土模型橋上,對結(jié)構(gòu)在隨機白噪聲激勵下的振動加速度信號進行采集,并與有線傳感器系統(tǒng)進行比較。試驗結(jié)果表明,由分布式數(shù)