面向中小橋梁快速檢測(cè)的無線充電傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及測(cè)試平臺(tái)研究.pdf

1、作為重要的交通樞紐，橋梁的安全運(yùn)營(yíng)關(guān)系著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用成為了該領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點(diǎn)，其安裝方便、維護(hù)成本低和部署靈活等特點(diǎn)使得基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐步取代了傳統(tǒng)布線式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)處理和能量供應(yīng)方面仍然存在一定的局限性。
　　本文著眼于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的精度

2、和準(zhǔn)確度以及無線充電方式的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和要求，設(shè)計(jì)了一種面向中小橋梁快速檢測(cè)的無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并搭建了一套完整的橋梁振動(dòng)信號(hào)采集監(jiān)測(cè)平臺(tái)，采用理論分析、軟硬件設(shè)計(jì)、軟件仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法完成了如下工作:
　　第一，基于低功耗、高精度的要求完成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)，滿足低頻橋梁振動(dòng)信號(hào)的采集要求，并對(duì)節(jié)點(diǎn)上各模塊的驅(qū)動(dòng)程序、無線通信程序、AD轉(zhuǎn)換處理程序進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)

3、功能的上位機(jī)軟件。
　　第二，基于電磁輻射完成了無線充電模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了將電磁能量轉(zhuǎn)化為可用電能并存儲(chǔ)在鋰電池中，鋰電池可以直接與節(jié)點(diǎn)相連，組成了無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
　　第三，設(shè)計(jì)了一整套實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對(duì)無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集的橋梁振動(dòng)信號(hào)的準(zhǔn)確性和無線充電功率進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量和對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，采集到的橋梁振動(dòng)信號(hào)準(zhǔn)確性較高，可以滿足橋梁健康監(jiān)測(cè)的精度要求，橋梁健康狀態(tài)的評(píng)估結(jié)