基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)研究

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1、您的論文得到兩院院士關(guān)注數(shù)采與監(jiān)測文章編號:1008-0570(2010)08-1-0085-02基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)研究ResearchonBridgeDetectionSystemBasedonWirelessSensorNetwork(風(fēng)神輪胎股份有限公司)宋培芬SONGPei-fen摘要:橋梁的自然老化、劣化將會影響其安全與正常使用,甚至造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,已成為交通運(yùn)輸部門關(guān)注的嚴(yán)重問題。本文將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。提出了橋梁鋼筋電阻檢測方案。對傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(TinyOS)進(jìn)行了研究和移植。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);TinyOS;光纖應(yīng)

2、變傳感器;橋梁鋼筋電阻檢測方案中圖分類號:TP393;U446文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AAbstract:Naturalweatheringanddeteriorationofbridgeisveryharmfultoitsperformanceandsecurity,andevenmorecauselossoflivesandofproperty.Trafficandtransportationsectorshavepaidgreatattentiontothisproblem.Inthispaper,wirelesssensornet-workisintroducedtotheareaofbridge

3、healthconditiondetectionsystemtomonitorandanalysisthekeystateparameterssuchasstrain,deflection,vibrationofthebridgeandrecordandalarmonnetworkterminationunits.技Keywords:wirelesssensornetwork;bridgeconstruction;opticalfiberstrainsensor;conditionmonitoring術(shù)本系統(tǒng)采用同構(gòu)型體系結(jié)構(gòu),如圖1所示,它包括傳感器節(jié)1引言點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控中心等。傳感

4、器節(jié)點(diǎn)主要分布在橋體中,創(chuàng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(WirelessSensolNetwork)是計(jì)算機(jī)、節(jié)點(diǎn)具有信息獲取、信號處理、路由計(jì)算和信息轉(zhuǎn)發(fā)的功能。通通信和傳感器三項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是目前計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域過網(wǎng)絡(luò)自組織和多跳路由,將數(shù)據(jù)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送。網(wǎng)關(guān)可以使用多新一個非常活躍的研究分支。2003年2月美國技術(shù)評論雜志種方式與外部網(wǎng)絡(luò)通信,如Internet、衛(wèi)星或移動通信網(wǎng)絡(luò)等。《(TechnologyReview》)評出對人類未來生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十3網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)大新技術(shù),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被列為第一。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)崟r地監(jiān)測、感知和采集其節(jié)點(diǎn)部署區(qū)的觀察者感興趣的在不同應(yīng)用中,

5、傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成不盡相同,但一般感知對象的各種信息(如溫度、濕度、應(yīng)變、撓度、振動等物理現(xiàn)都由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊象),并對這些信息進(jìn)行處理后以無線的方式發(fā)送出去,通過無線四部分組成。對于我們研究的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng),傳感器部網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事偵察、醫(yī)療護(hù)分有內(nèi)模塊和外模塊之分,內(nèi)模塊檢測溫度、濕度等常規(guī)狀態(tài)理、智能家居、工業(yè)生產(chǎn)控制、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)參數(shù);外模塊一般要在建橋過程中一起規(guī)劃安裝。這里我們提出用前景。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是一個特殊的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。兩種傳感器外模塊方案:光纖傳感器埋入式和橋梁鋼筋電阻檢橋梁是交通運(yùn)

6、輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,一旦橋梁出現(xiàn)坍塌,測式。光纖傳感器埋入式是1989年美國BrownUniversity的造成的經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)害將十分巨大。如加拿大(魁北克,1907Mendez等人首次提出,隨后美國、歐洲、日本等國家的一些學(xué)者年)、美國(塔科馬海峽,1940年)、韓國(漢江圣水,1994年)、中開始將這一高新技術(shù)應(yīng)用于土木工程的研究,并取得了很好的國的綦江彩虹橋(1999年)、中國的江蘇常州運(yùn)河大橋(2007年)成果。橋梁鋼筋電阻檢測方案是我們新提出來的,其應(yīng)用更簡單等。因此,及時獲取橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)(應(yīng)變、撓度、振動等),開有效。光纖傳感器埋入式方案的特點(diǎn)是,光纖傳感器耐腐蝕性展?fàn)顟B(tài)參數(shù)

7、監(jiān)測及安全評估工作,對全面分析和了解橋梁工作強(qiáng)、耐久性好,因其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單,故埋入土木工程狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)事故預(yù)先報(bào)警、預(yù)防突發(fā)性災(zāi)難、避免人員傷亡和確結(jié)構(gòu)后對基體材料特性幾乎沒有影響。利用單模和多模光纖保基礎(chǔ)設(shè)施安全意義非常重大。傳感器可以探測混凝土構(gòu)件(如梁、板、柱)實(shí)體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、撓度、彎曲、凝結(jié)、裂縫、蠕變以及整個結(jié)構(gòu)的位移等參數(shù)。2系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)橋梁鋼筋電阻檢測方案的使用條件