文档介绍：浙江理工大学
硕士学位论文
面向结构健康监测的无线传感器网络的研究与设计
姓名:朱小锴
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:黄文清;徐伟强
20100314
摘要无线传感器网络是一种新型的网络和计算机技术。近年来,随着传感器技术、微电子技术、嵌入式技术和无线通信等技术的进步,靡迅猛发展,成为计算机学科的研究热点。怯刹渴鹪诩嗖馇蚰诘拇罅课⑿土鄣拇感器节点,以无线通信方式形成的一个自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内的信息,并发送给监测者。由于基于氖莶杉低尘哂邪沧方便、维护成本低和部署灵活等特点,在结构健康监测应用中具有很大的优势。结构健康监测低呈嵌越ㄖ峁如建筑物、桥梁、航空航天结构、近海石油钻井平台等型暾云拦馈S胍话愕幕肪臣嗖獠煌构健康监测系统通常要对结构震动信号进行持续不断的高频采样。理论讲,结构震动频率在左右是监测的重点,采样频率应该达到以上。如果采样频率低,采样数目明显不足,则无法对震动反应进行重建。因此要求无线传感网络具有采样频率高、通信速率高、数据传输质量稳定的特点,而现有无线系统一般无法做到。为了达到应用要求,本文做了以下几个方面的工作:诮诘阌布矫妫杓剖迪至嘶赯榈挠布教āF教ú捎肅频芯片和处理芯片,数据传输速率可以达至。传感器采用三轴向加速度传感器。。岢隽瞬捎没谛〔ㄌ嵘氖菅顾跛惴ǘ圆裳萁醒顾酰⒄攵訲系统和硬件平台对算法进行改进并实现。通过实验和对比达到了良好的效果,从而突破通信带宽的瓶颈限制,达到提高采样频率的目的。杓撇⑹迪至撕筇ḿ嗫厝砑梢酝ü筇ㄈ砑迪至私饧嗖馐荨⒙酚尚畔ⅰ通信状况等信息。关键字:无线传感器网络结构健康监测路由协议小波提升数据压缩浙江理工大学硕士学位论文’
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第一章绪论课题背景和意义结构健康监测和无线传感器网络都是当前国内外工程领域的研究热点。结构健康监测,简称系统开发的重点是对建筑结构缃ㄖ铩⑶梁、航空航天结构、近海石油钻井平台等型暾云拦馈4辰峁菇】导嗖庀低车响应传感器,如加速度传感器或应变传感器都是通过导线连接到数据采集设备,即各个传感器采集的数据均通过导线传输到中央处理器进行集中处理和诊断。这种方法对实验室里的模型结构或简单结构物监测是有效的,对于大型结构物,有线监测方案在实际应用中存在一些困难。对大型结构物进行有效的监测要求各种传感器数量在数百量级以上,这样大规模的多点、多参数、远距离测试试验中,需铺设大量的信号电缆,尤其是在一次性试验及环境条件危险恶劣的情况下,操作起来十分复杂和繁琐,占用大量人力物力【俊。此外,大量传输导线还存在布设空间等问题。而无线传感器网络的数据采集系统具有安装方便,维护成本低和部署灵活等特点】【浚尴叽ǜ衅魍缂际跻虢峁菇】导嗖饨欠浅:的选择。无线传感器网络以其自组织性、高容错性、低成本、灵活性等优点,在军事、环境科学、医疗健康、空间探索、商业应用等领域有着非常广泛的应用前景。无线传感器网络技术核心内容是无线传感技术,目前传感器技术、通讯技术、计算机技术的发展,都为这一系统的开发提供了有效支撑【】。基于无线传感器网络的结构健康监测系统也得到了国内外越来越多研究机构的关注和重视,研究意义巨大,因而将其应用于结构健康监测系统具有广阔的前景。结构健康监测的概念和研究内容结构健康监测瑚峋【恐咐么ǜ屑际酰üń峁瓜煊υ谀诘慕峁瓜低程匦苑治觯达到检测结构损伤或退化的目的。结构的健康监测的过程包括:通过一系列传感器得到系统定时取样的动力响应测量值,从这些测量值中抽取对损伤敏感的特征因子,并对这些特征因子进行统计分析,从而获得结构当前的健康状况。对于长期的健康监测,系统得到的是关于结构在其运行环境中老化和退化所导致的完成预期功能变化的适时信息。结构的健康监测技术是要发展一种最小人工干预的结构健康的在线实时连续监测、检浙江理工大学硕士学位论文.
查与损伤探测的自动化系统,能够通过局域网络或远程中心自动地报告结构状态。结构健康监测系统有可能将目前广泛采用的离线、静态、被动的损伤检测转变为在线、动态、实时的监测与控制,这将导致工程结构安全监控、减灾防灾领域的一场革命。结构健康监测系统所监测的内容主要有以下几方面:稍兀喊ǚ纭⒌卣稹⑽露取⒔煌ê稍氐取负渭嗖猓杭嗖馇帕焊鞑课坏木蔡恢谩⒍恢谩⒊两怠⑶阈薄⑾咝伪浠⑽灰峁沟南煊Γ喊ń峁乖谡:稍刈饔孟碌慕峁瓜煊土ρё刺约敖峁乖谕环⑹件绲卣稹⒁馔獯蠓缁蚱渌现厥鹿实之后的损伤情况。匾5姆墙峁共考案ㄖ枋┑墓ぷ髯刺喝缰ё⒄穸刂粕枋┑取结构