基于zigbee桥梁结构健康监测数据采集系统

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1、基于ZigBee桥梁结构健康监测数据采集系统【摘要】桥梁的建设和维护是国家基础设施建设的重要组成部分，桥梁健康监测技术能有效的保证桥梁的安全运营，保障人民群众的生命财产安全。桥梁健康监测系统通过对桥梁结构状态的监测与分析，为桥梁在特殊气候、复杂交通环境下和桥梁结构状况异常时发布预警信号，为桥梁的管理、养护与维修提供科学的依据。目前国内外桥梁监测系统大多为有线网络系统，存在着网络安装布线成本高昂、设备移动和网络结构灵活性差、节点智能化程度低等问题。为此，本文提出并设计实现了基于ZigBee桥梁结构健康监测数据采集系统。本项目研发一种基于Zigbee桥梁结构健康监测数据采集终端系统，该数据采集

2、终端由传感节点与汇聚网关节点构成。实验证明，相比于传统有线的监测方法和数据采集系统，基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。【关键词】桥梁健康监测；无线传感器网络；Zigbee[Abstract]Bridgeconstructionandmaintenanceisanimportantpartofnationalinfrastructure,bridgehealthmonitoringtechnologyensureseffectivelythesecurityofoperationofthebridgeandprotectspeople’sliv

3、esandproperty.Bridgehealthmonitoringsystem，throughmonitoringandanalysisofthestateofthebridgestructure，releaseswarningsignalsinspecialclimate,thecomplexityoftrafficconditionsandabnormalstructuralconditionofbridges,andprovidesascientificbasisforthemanagement,conservationandmaintenanceofbridges.Curre

4、ntly,mostofbridgemonitoringsystemsathomeandabroadarecablenetworksystemwithflawsofthetraditionalmeansofhealthmonitoringofbridge,namely,highcostofcablenetworkinstallation,lackofmobilityandflexibilityinthenetwork，lowintelligenceofnodes.Toovercomethelimitation,thispaperdesignedandimplementedawirelesss

5、ensornetworksystembasedontheZigbeeprotocolforbridgehealthmonitoringwithadvantagesoflow-cost，highreliability，easyinstallationandlowmaintenancecost.【Keywords]Bridgehealthmonitoring；Wirelesssensornetwork；Zigbee0引言桥梁在几十年、甚至上百年的使用过程中，结构长期承受交通荷载的作用，严酷自然环境的侵蚀，自然灾害和人为因素等的祸合作用，不可避免地导致桥梁结构出现各种损伤现象，抗力衰减，使得结构

6、承受力与安全性降低，引发灾难性突发事故。全国规律普查结果显示，有相当一部分的桥梁存在不同程度的损伤，1951年美国金门大桥在风速振动下造成桥体损伤，1994年韩国圣水大桥段塌，台湾的高屏大桥拦腰断裂，还有我国的彩虹桥，宜宾南门大桥等一系列令人触目惊心的桥梁坍塌事故，提醒我们必须要重视桥梁的定期健康检测与安全评估，及危桥的损伤检测和监控，争取消除隐患。所以对桥梁进行定期维护和检修，对其健康状况进行监测和评价，掌握其健康状况是有重要意义的。桥梁结构的检测、监测也就成为桥梁结构安全养护和保障正常使用的主要技术手段。随着传感器、通信、计算机、信号处理以及人工智能等技术的迅速发展，人们开始研究基于信

7、息技术的桥梁结构健康监测系统，桥梁工程领域开始考虑一些能够在不影响桥梁结构正常使用状态下的可长期实时观测累积损伤状态的技术和方法，以便对服役期间的桥梁安全状况进行长期实时在线监测，为进一步的维护管理提供正确的决策。1绪论1.1无线传感器网络研究综述1.1.1无线传感器网络概述传感器技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大支柱，它们分别完成对被测量对象的信息提取、信息传输及信息处理。随着它们的飞速发展，具有感知、计算