一种实时智能的桥梁结构无线监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，包括传感监测子系统、数据存储子系统和计算机分析装置；所述传感监测子系统包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，汇聚节点汇聚各传感器节点采集的桥梁危险部位数据并将汇聚的数据发送至数据存储子系统；所述计算机分析装置从数据存储子系统中获取桥梁危险部位感知数据，并对桥梁危险部位感知数据进行分析和处理。

【技术实现步骤摘要】
一种实时智能的桥梁结构无线监测系统
本专利技术涉及桥梁监测领域，具体涉及一种实时智能的桥梁结构无线监测系统。
技术介绍
相关技术中，采用有线监测网络对桥梁进行监测，而有线监测网络一方面需要布设大量的电力和通信线缆，成本较高，布设难度大，需要浪费较多的人力物力。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种实时智能的桥梁结构无线监测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，包括传感监测子系统、数据存储子系统和计算机分析装置；所述传感监测子系统包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，汇聚节点汇聚各传感器节点采集的桥梁危险部位数据并将汇聚的数据发送至数据存储子系统；所述计算机分析装置从数据存储子系统中获取桥梁危险部位感知数据，并对桥梁危险部位感知数据进行分析和处理。优选地，所述桥梁危险部位感知数据包括桥梁危险部位的应力数据、加速度数据、位移数据。优选地，所述计算机分析装置包括分析处理单元和显示单元，该分析处理单元将收到的桥梁危险部位感知数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示单元进行比较结果显示。本专利技术的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了桥梁结构的安全监测，并通过计算机分析装置对采集的数据进行处理，系统结构简单，监测精度较高，且可有效地节省人力物力。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1本专利技术一个示例性实施例的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的计算机分析装置的框图示意图。附图标记：传感监测子系统1、数据存储子系统2、计算机分析装置3、分析处理单元10、显示单元20。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本实施例提供了一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，包括传感监测子系统1、数据存储子系统2和计算机分析装置3；所述传感监测子系统1包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，汇聚节点汇聚各传感器节点采集的桥梁危险部位数据并将汇聚的数据发送至数据存储子系统2；所述计算机分析装置3从数据存储子系统2中获取桥梁危险部位感知数据，并对桥梁危险部位感知数据进行分析和处理。其中，所述桥梁危险部位感知数据包括桥梁危险部位的应力数据、加速度数据、位移数据。传感器节点包括用于对桥梁危险部位进行探测的传感器，其中传感器包括应力传感器、加速度传感器、位移传感器。在一个实施例中，如图2所示，计算机分析装置3包括分析处理单元10和显示单元20，该分析处理单元10将收到的桥梁危险部位感知数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示单元20进行比较结果显示，从而实现桥梁结构的安全监测。本专利技术上述实施例利用无线传感器网络技术实现了桥梁结构的安全监测，并通过计算机分析装置对采集的数据进行处理，系统结构简单，监测精度较高，且可有效地节省人力物力。在一个实施例中，初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大，若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离，传感器节点直接将采集的桥梁危险部位数据发送至汇聚节点，否则，传感器节点将采集的桥梁危险部位数据发送至下一跳节点，以通过多跳转发的形式将桥梁危险部位数据发送至汇聚节点。在一个实施例中，设邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，网络初始时，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息，构建邻居节点集，并从其邻居节点集中选择相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为候选节点，为每个候选节点分配优先级：式中，Yij为传感器节点i的候选节点j的优先级，L(i,j)为传感器节点i与该候选节点j的距离，L(i,g)为传感器节点i与其第g个候选节点的距离，L(j,s)为该候选节点j与汇聚节点的距离，L(g,s)为所述第g个候选节点与汇聚节点的距离，ni为传感器节点i的候选节点数量，Ki为传感器节点i的邻居节点数量，Kj为所述候选节点j的邻居节点数量，Ki∩Kj为传感器节点i与候选节点j所拥有的共同邻居节点的数量，α1、α2为预设的影响因子，满足α1+α2＝1；c1、c2为预设的权重系数，满足c1+c2＝1；传感器节点选择下一跳节点时，向其各候选节点发送请求消息并启动计时器，在计时结束后，在向其发送反馈消息的候选节点中选择优先级最大的候选节点作为下一跳节点，其中候选节点在接收到所述请求消息后根据自身资源情况确定是否向该传感器节点发送所述反馈消息。本实施例中传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为候选节点，构建作为下一跳节点候选的候选节点集，限制了传感器节点至汇聚节点的路由路径的长度和方向，保障了桥梁危险部位数据的单向传输。本实施例创新性地设定了优先级的指标，传感器节点选择下一跳节点时，向其各候选节点发送请求消息并启动计时器，在计时结束后，在向其发送反馈消息的候选节点中选择优先级最大的候选节点作为下一跳节点，有利于传感器节点尽可能选择关联性较少的候选节点，并尽可能地缩短传感器节点至汇聚节点的路由路径长度，从而减少桥梁危险部位数据传输的能耗，进一步延长无线传感器网络的寿命。在一个实施例中，所述请求消息包括传感器节点为候选节点分配的优先级信息，候选节点在接收到所述请求消息后根据自身资源情况确定是否向该传感器节点发送所述反馈消息，包括：(1)候选节点在接收到所述请求消息后计算自己的中继能力值：式中，Dj为候选节点j的中继能力值，Kj为候选节点j的缓存列表中的桥梁危险部位数据包数量，QT为预设的转发一个桥梁危险部位数据包的能耗，Qj为候选节点j的当前剩余能量，PT为预设的为一个桥梁危险部位数据包服务所消耗的带宽，Pj为候选节点j的当前剩余带宽，Yij为候选节点j的优先级；e1、e2为预设的影响因子，满足e1+e2＝1；(2)若候选节点j向传感器节点i发送所述反馈消息，若候选节点j丢弃该请求消息，其中Yig为传感器节点i的第g个候选节点的优先级，ni为传感器节点i的候选节点数量，与预设阈值系数，的取值范围为[0.4,0.6]。本实施例为候选节点衡量自己的资源情况设定了中继能力值的指标，候选节点在接收到所述请求消息后根据中继能力值是否满足一定的条件，来确定是否向该传感器节点发送所述反馈消息，有利于有效保证传感器节点的下一跳节点可以有足够的资源执行桥梁危险部位数据转发的任务，提高了桥梁危险部位数据传输的可靠性，同时有益于均衡网络中各传感器节点的资源。本实施例根据能量消耗情况和带宽消耗情况设定了中继能力值的计算公式，使得中继能力值能够有效地反映候选节点的资源利用情况，进而有效反映候选节点的转发桥梁危险部位数据的能力。在一个实施例中，传感器节点按照下列公式定期更新自己的发送距离：式中，Ri(t)为传感器节点i在第t个周期更新的发送距离，Ri(t-1)为传感器节点i在第t-1个周期更新的发送距离，Qi为传感器节点i的当前剩余能量，Qi0为传感器节点i的初始能量，Qmin为预设的能量下限，为取整函数，表示对取整，ρ为预设的基于能量的衰减系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，包括传感监测子系统、数据存储子系统和计算机分析装置；所述传感监测子系统包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，汇聚节点汇聚各传感器节点采集的桥梁危险部位数据并将汇聚的数据发送至数据存储子系统；所述计算机分析装置从数据存储子系统中获取桥梁危险部位感知数据，并对桥梁危险部位感知数据进行分析和处理；初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大，若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离，传感器节点直接将采集的桥梁危险部位数据发送至汇聚节点，否则，传感器节点将采集的桥梁危险部位数据发送至下一跳节点，以通过多跳转发的形式将桥梁危险部位数据发送至汇聚节点。

【技术特征摘要】
1.一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，包括传感监测子系统、数据存储子系统和计算机分析装置；所述传感监测子系统包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，汇聚节点汇聚各传感器节点采集的桥梁危险部位数据并将汇聚的数据发送至数据存储子系统；所述计算机分析装置从数据存储子系统中获取桥梁危险部位感知数据，并对桥梁危险部位感知数据进行分析和处理；初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大，若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离，传感器节点直接将采集的桥梁危险部位数据发送至汇聚节点，否则，传感器节点将采集的桥梁危险部位数据发送至下一跳节点，以通过多跳转发的形式将桥梁危险部位数据发送至汇聚节点。2.根据权利要求1所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，设邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，网络初始时，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息，构建邻居节点集，并从其邻居节点集中选择相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为候选节点，为每个候选节点分配优先级：式中，Yij为传感器节点i的候选节点j的优先级，L(i,j)为传感器节点i与该候选节点j的距离，L(i,g)为传感器节点i与其第g个候选节点的距离，L(j,s)为该候选节点j与汇聚节点的距离，L(g,s)为所述第g个候选节点与汇聚节点的距离，ni为传感器节点i的候选节点数量，Ki为传感器节点i的邻居节点数量，Kj为所述候选节点j的邻居节点数量，Ki∩Kj为传感器节点i与候选节点j所拥有的共同邻居节点的数量，α1、α2为预设的影响因子，满足α1+α2＝1；c1、c2为预设的权重系数，满足c1+...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：广州优里贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44