无线传感器网络在悬臂梁试验中的应用

运用TinyOS软件对无线传感器编程,使节点构成无线传感器网络,并将其应用于大型土木结构的健康监测.首先介绍了无线传感器网络的特征和TinyOS操作系统,然后叙述了采用Micaz构成的无线传感器网络进行悬臂梁模态频率测试的过程,最后讨论了程序编写和试验方法的有关问题,并将试验结果与有线传感器及有限元分析结果进行了比较.结果表明,该试验方法是有效可行的.     

雄安站屋盖钢结构无线健康监测系统设计与开发

雄安站屋盖呈椭圆形平面,长轴为450m,短轴为355.5m,其主体结构采用大跨度空间钢结构体系.为了探究该屋盖结构实际受力与变形状态,提高结构运营期间的安全性,设计并开发针对雄安站屋盖结构的无线健康监测系统.详细介绍传感器选型和测点布设方案,建立以应变、位移和温度传感器为基础的全方位结构健康监测感知层,构建以传感器节点、通信路由节点与基站进行数据信息交互的树形网络拓扑传输层,开发集成数据查询、设备管理和报警维护等多种功能的结构监测智慧平台分析层.现场实测数据的分析结果验证了该无线健康监测系统的有效性.该无线健康监测系统的应用,实现了对结构状态的实时掌握,有助于保障雄安站的安全运维.     

无线土体变形监测传感器验证

基于Flex传感器进行土体变形监测,建立了室内模型箱试验,测试Flex无线土体变形监测传感器的测量性能.通过边坡模型的加载试验,验证了Flex无线土体变形监测传感系统的实用性,同时证明了Flex无线土体变形监测传感器具有足够的精度.     

无线传感器网络技术的研究进展及其在地铁隧道中的应用挑战

 土木工程基础设施建成后,随着使用年限增加,结构的老化问题日益凸显,结构健康监测系统被广泛采用来监测结构性能,评估结构的安全性和耐久性。城市地铁隧道结构,隐蔽于地下,受到地下水侵蚀和列车振动荷载的双重影响,健康监测工作更加重要也更加不易进行,利用无线传感器网络(WSN)进行地铁隧道结构健康监测是一个可行的解决方案。无线传感器网络与传统有线监测方式相比,在成本、尺寸、部署的灵活性、分布智能等方面都具有明显优势。同时,无线传感器网络作为一种新兴技术,在地铁隧道监测中的应用也存在一些限制,例如,隧道内的信号衰减,节点布置,时间同步,电量限制等。文中介绍无线传感器网络技术的研究进展及其在土木工程基础设施监测中的应用研究实例,分析和总结无线传感器网络在地铁隧道监测中面临的挑战,对下一步的研究方向进行展望。     

基于Zigbee的无线传感器网络在桥梁健康监测系统中的应用探究

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协议的无线传感器桥梁健康监测网络系统。与传统的桥梁监测系统相比该系统具有成本低、可靠性高、安装方便、维护更新费用低等优势。本文针对桥梁健康监测技术的发展现状和无线传感器网络技术的应用,阐述了无线传感器网络的结构、分层模型和关键技术,将Zigbee技术应用于桥梁健康监测的无线传感器网络。对TI的基于Zigbee2006标准的协议栈Z-Stack进行了剖析。设计了适用于桥梁健康监测的网络拓扑结构,结合系统监测指标,给出基于Zigbee桥梁健康监测系统总体方案。     

钢管混凝土拱桥吊杆损伤分布式识别

随着工程结构的日益大型化和复杂化,结构损伤检测时需要布置大量的传感器.传统的集中采集和处理的技术将难以胜任海量数据的处理要求.有利于降低成本,密集布置的无线智能传感器就成为大型结构健康监测系统的最佳选择.采用分布式损伤识别方法是密集布排的无线传感测试系统的必然要求.针对拱桥吊杆损伤的问题提出应用于无线传感网络的分布式识别技术.以一混凝土钢管拱桥为实验平台,松动吊杆端部锚具制造不同程度的松弛损伤,对损伤前后拱桥进行振动测试,按照网络拓扑情况,利用功率谱密度曲率差法进行损伤识别分析.结果表明:分布式损伤识别技术能够成功识别拱桥吊杆损伤,并且该方法可以应用到其他密集布排无线传感器的大型复杂结构的健康监测和检测中.     

重大建筑工程健康监测系统设计与工程应用

针对某实际空间钢结构工程,应用研发的健康监测系统平台对结构施工过程及服役期间的安全状况进行监测。平台通过自主研发的多功能、低功耗无线传感器采集建筑结构的环境及结构相应参数,利用无线传感网络传输数据,通过对数据进行分析,以评定建筑结构的安全性。     

基于无线传感器网络的高层建筑健康监测系统

针对高层建筑健康监测困难的问题,提出了一套基于无线传感器网络的高层建筑健康监测系统,从集成通讯模块、数据汇总节点、网络数据通讯等方面,对整个系统的设计方法进行了论述,分析了C/S结构和B/S结构的特点,并结合实例对该监测系统的具体应用进行了说明,实现了高层建筑的实时动态监控。     

润扬大桥结构健康监测策略研究

桥梁结构健康监测与安全评估系统是桥梁结构养护决策系统的支撑条件之一,是保证大跨桥梁正常安全运营的重要手段.文章对建立大跨桥梁结构健康监测系统的关键问题--大跨桥梁结构健康监测策略进行了分析研究,重点讨论了桥梁结构健康监测项目的选择依据以及传感器优化布设的原则与依据,提出了润扬大桥结构安全健康监测系统的传感器测点布置.     

光纤传感器在土木工程健康监测中的发展与应用

结构健康监测系统的关键因素之一是其系统内部的传感元件.光纤传感器的出现并以其优于其他传感器的特点,已经成为结构健康监测系统的首选传感器.本文将简单综述两类光纤传感器——FBG传感器和基于布里渊散射分布式光纤传感器在土木工程健康监测中的发展和最新的应用状况,并对BOTDR测试系统提出改进方案,以实现对平面分布信息的传感.     

基于Imote2无线传感器的拱桥模型动力试验

介绍了Imote2高性能无线传感器的性能和特点,并利用Imote2建立了无线信号采集系统,解决了在数据采集和处理过程中传感器的时间不能同步等问题;通过在钢管混凝土拱桥模型上的试验测试,得到了拱桥模型的动力特性,并和有线传感器的测试结果进行了比较,利用频谱分析技术和频率稳定图方法验证了试验结果的准确性。结果表明：Imote2无线传感系统能够成功应用在土木工程结构监测中。     

桥梁结构健康监测中FBG传感器的应用

根据百灵桥结构特点和运营状况监测需求,提出一种基于FBG传感器的桥梁结构健康监测系统。本文首先介绍了光纤布拉格光栅传感器的基本原理及温度补偿原理,然后根据百灵桥结构特征确定了监测内容,采用ANSYS软件建立了简支梁空间有限元结构分析模型,并进行应力分布研究,在此基础上进行FBG传感器优化布设,最后采用无线传输模块进行数据采集和评估。应用结果表明,该系统能很好地反映百灵桥实时运营情况,满足桥梁养护管理需求。     

边坡柔性传感器验证

使用Flex传感器结合蓝牙无线传输技术来制造边坡土壤沉降传感系统,以监测边坡土壤沉降.在研究中,通过校准测试来解释Flex弯曲传感器的输出信号与弯曲角度变化之间的关系.并通过斜率模型加载试验证明了Flex弯曲传感器具有适当的系统精度和实用性.该研究的主要创新是使用新型传感器结合蓝牙无线传输技术形成监测系统,这被证实能够...     

大体积混凝土结构长期应变监测系统

桥梁健康监测系统是近年应用于桥梁管理与维护的一项新技术,具有重要的工程价值。无线振弦传感器具有抗干扰强,精度高,传输距离远等特点,广泛应用于大体积混凝土结构中振动、应力等动态物理量监测。本文主要论述了桥梁无线应变监测系统结构、无线振弦传感器工作原理,设计了振弦传感器内部的激振电路及测频电路,以及无线通讯模块,同时给出了内部软件的设计,分析了无线振弦传感器的特性。无线的设计极大的方便了振弦传感器的使用,通过工程实际应用显示,本文设计的基于正弦传感器的桥梁无线应变监测系统稳定、质量可靠、测量数据迅速准确。     

斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现(Ⅰ):系统设计

结构智能健康监测愈来愈成为重大工程结构健康与安全的重要保障技术,也愈来愈成为重大工程结构损伤积累乃至灾害演变规律的重要研究手段.斜拉桥健康监测系统是由传感器子系统、数据采集与传输子系统、结构分析子系统和数据管理子系统组成的,不同系统的谐调运行需要通过系统集成技术来实现.首先从监测内容、等级和功能等方面研究健康监测系统的总体设计原则;然后,分局部监测变量和整体监测变量研究传感器的最优测点确定方法和原则,提出传感器的选型原则;提出数据采集系统的总线设计方法和方案,研究数据采集系统硬件和软件设计方法;提出数据传输系统的设计原则和方法;给出斜拉桥基于构件和基于结构体系的安全评定设计方法;提出斜拉桥施工监控、成桥试验、运营健康监测和养护管理四位一体系统的共享设计原则;提出系统集成技术的软件设计方法.     

泰安长江大桥结构健康监测系统设计研究

以泰安长江大桥结构健康监测系统为研究背景,对大跨度桥梁监测系统的基本情况进行了介绍,从泰安长江大桥健康监测的系统组成、传感器选择、测点布置、数据采集等几方面进行了分析,并详细介绍了各传感器原理及组成.     

基于无线传感网的结构监测评估系统在城市桥梁中应用

以石家庄槐安大桥为依托项目,基于无线传感网的结构安全监测评估系统以城市大型斜拉桥结构为平台,通过在桥梁结构的关键部位布设无线智能传感器监测节点,对桥梁的环境荷载、运营荷载、桥梁特征和桥梁响应等参数进行实时监测,评估桥梁运营状态.提出传感器前端智能算法和桥梁监测节点多目标约束优化方法,建立桥梁结构损伤成因智能识别方法,实现跨铁路桥梁的混合监测技术的应用,面向跨铁路桥梁的建模及修正策略,基于混合监测技术进行结构损伤识别及状态评估,最后从经济效益、社会效益和环境效益三个方向验证项目实施效果.     

斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现(Ⅱ):系统实现

采用"斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现(Ⅰ)-系统设计"中所建立的设计方法,分别为两座大型斜拉桥设计并实现长期实时健康监测系统和定期实时健康监测系统滨州黄河公路大桥长期实时健康监测系统和哈尔滨松花江大桥定期实时健康监测系统.研究两座大型斜拉桥结构健康监测系统的总体设计方案、子系统的设计方案和硬软件设备及其实现、系统的集成技术及其实现方法;分析两套健康监测系统在成桥试验和运营中监测的桥梁结构荷载和静动力反应.结果表明,两座斜拉桥结构健康监测系统均能协调运行,实现了预期设计功能;系统中布设的光纤光栅应变和温度传感器测试精度高、耐久性好、抗电磁干扰性能强;系统中建立的远程无线微波通讯系统可以实时传输和再现监测信号.     

江阴大桥结构健康监测系统升级改造设计研究

本文在对原系统分析研究的基础上,结合江阴大桥升级改造工程实际,对升级改造的系统构成、监测技术的应用、子系统的设计等方面进行了研究.提出了江阴大桥结构健康监测系统的升级改造的总体要求与思路,明确了升级改造的主要内容.从传感器的布置、数据采集的要求、传感器的技术参数等方面对各个子系统进行了工程设计.针对系统升级改造的总体目标与要求,对江阴大桥结构健康监测系统的系统软件和数据处理进行设计研究.就如何应用监测系统的数据建立运营情况下的江阴大桥评估系统进行了研究,从结构异常状态预警、结构状态识别、结构健康状态评估方法方面进行了设计分析.     

基于传感技术的土体位移监测系统

基坑建设中土体位移的监测十分关键.基于Flex弯曲传感技术和无线蓝牙技术设计并制作了1种土体位移传感器,利用Flex传感器的角度测量原理,利用标定试验获取传感器弯曲角度与信号变化之间的线性关系,结果表明:该传感器测量的最大量程为60o,灵敏度介于0.5o～0.7o之间.基于室内模型加载试验进行传感器性能验证,结合标定试验的位移结果,与传统位移计的结果对比验证,发现两者位移高度一致.该Flex位移传感器可对基坑工程的位移、沉降等参数进行实时无线监测,为岩土监测提供了1种新方法.