面向中小橋梁快速檢測的無線充電傳感器節(jié)點設計及測試平臺研究.pdf

1、作為重要的交通樞紐，橋梁的安全運營關(guān)系著人民的生命財產(chǎn)安全和國家的經(jīng)濟建設，對橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況進行實時監(jiān)測與評估具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值。近年來，無線傳感器網(wǎng)絡在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應用成為了該領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點，其安裝方便、維護成本低和部署靈活等特點使得基于無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測系統(tǒng)逐步取代了傳統(tǒng)布線式監(jiān)測系統(tǒng)，但是無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點在數(shù)據(jù)處理和能量供應方面仍然存在一定的局限性。
　　本文著眼于無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)據(jù)采集的精度

2、和準確度以及無線充電方式的應用，并結(jié)合實際應用場景和要求，設計了一種面向中小橋梁快速檢測的無線可充電傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，并搭建了一套完整的橋梁振動信號采集監(jiān)測平臺，采用理論分析、軟硬件設計、軟件仿真和實驗驗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)絡節(jié)點的硬件設計，滿足低頻橋梁振動信號的采集要求，并對節(jié)點上各模塊的驅(qū)動程序、無線通信程序、AD轉(zhuǎn)換處理程序進行編程設計，同時設計了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和存儲

3、功能的上位機軟件。
　　第二，基于電磁輻射完成了無線充電模塊的設計，實現(xiàn)了將電磁能量轉(zhuǎn)化為可用電能并存儲在鋰電池中，鋰電池可以直接與節(jié)點相連，組成了無線可充電傳感器網(wǎng)絡節(jié)點。
　　第三，設計了一整套實驗測試方案并對實驗數(shù)據(jù)進行處理分析，對無線可充電傳感器網(wǎng)絡節(jié)點采集的橋梁振動信號的準確性和無線充電功率進行了實際測量和對比分析。實驗的結(jié)果表明，采集到的橋梁振動信號準確性較高，可以滿足橋梁健康監(jiān)測的精度要求，橋梁健康狀態(tài)的評估結(jié)