CN107222834B - 一种有效的建筑安全监测系统 - Google Patents

Abstract

一种有效的建筑安全监测系统，包括传感器采集模块、无线传输模块、安全监控中心和预警模块，所述传感器采集模块用于采集建筑结构的相关参数和建筑室内环境的相关参数并将采集得到的参数通过无线传输模块传输到安全监控中心，所述安全监控中心用于对接收到的数据进行处理和分析，并在各参数值超出安全阈值时另预警模块进行报警。本发明的有益效果为：一种有效的建筑安全监测系统，在建筑物的不同位置处安放各类传感器节点，实现建筑结构和室内环境参数的有效采集和传输，并通过对采集得到的参数值进行处理和分析，得出建筑物的监测结果，有效的提升了建筑安全监测的效率与精度。

Description

一种有效的建筑安全监测系统

技术领域

本发明创造涉及建筑安全监测领域，具体涉及一种有效的建筑安全监测系统。

背景技术

近年来，随着无线传感器技术的不断发展，其应用领域越发的广泛，无线传感器网络因其具有布线成本低，监测精度高、容错性好，而且能够远程监控的特点，在故障诊断与安全监测等方面有突出优点。随着建筑安全事故的频发，如何对建筑的安全状态进行实时和有效的监测，从而避免由于结构损伤、火灾或室内环境变化引起的建筑安全事故，已经越来越受到人们的广泛关注，本发明通过建立一种有效的基于无线传感器网络技术的建筑安全监测系统，通过把各类环境监测传感器连接成网络，实现建筑环境参数的采集、传输和处理，并得出监测结果，有效的提升了建筑安全监测的效率与精度，对于建筑安全监测有着非常重要的现实意义。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种有效的建筑安全监测系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种有效的建筑安全监测系统，包括传感器采集模块、无线传输模块、安全监控中心和预警模块，所述传感器采集模块用于采集建筑结构的相关参数和建筑室内环境的相关参数并将采集得到的参数通过无线传输模块传输到安全监控中心，所述安全监控中心用于对接收到的数据进行处理和分析，并在各参数值超出安全阈值时另预警模块进行报警。

本发明创造的有益效果：提出一种有效的建筑安全监测系统，在建筑物的不同位置处安放各类传感器节点，实现建筑结构和室内环境参数的有效采集和传输，并通过对采集得到的参数值进行处理和分析，得出建筑物的监测结果，有效的提升了建筑安全监测的效率与精度。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，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是本发明结构示意图；

附图标记：

传感器采集模块1；无线传输模块2；安全监控中心3；预警模块4；显示模块5。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种有效的建筑安全监测系统，包括传感器采集模块1、无线传输模块2、安全监控中心3和预警模块4，所述传感器采集模块1用于采集建筑结构的相关参数和建筑室内环境的相关参数并将采集得到的参数通过无线传输模块2传输到安全监控中心3，所述安全监控中心3用于对接收到的数据进行处理和分析，并在各参数值超出安全阈值时另预警模块4进行报警。

优选地，所述建筑结构相关参数包括建筑结构的应变和建筑结构的竖向位移，所述建筑室内相关参数包括室内温度、室内粉尘颗粒浓度和烟雾颗粒浓度。

优选地，所述传感器采集模块1由传感器节点组成，用于采集建筑结构和室内环境的相关参数。

优选地，所述传感器采集模块1的传感器节点均采用防水封装。

优选地，系统还包括显示模块5，所述显示模块5用于实时显示采集得到的数据的变化趋势。

本优选实施例提出一种有效的建筑安全监测系统，在建筑物的不同位置处安放各类传感器节点，实现建筑结构和室内环境参数的有效采集和传输，并通过对采集得到的参数值进行处理和分析，得出建筑物的监测结果，有效的提升了建筑安全监测的效率与精度。

优选地，所述无线传输模块2采用无线传感器网络进行传感器节点之间数据的传输，其采用一种改进的节能算法求解网络的最优路由路径，具体包括：

(1)在传感器节点中，蚂蚁k从传感器节点i转移到传感器节点j的概率为：

式中，J_k(i)＝(1,2,…,n)表示蚂蚁k的能选择的下一个传感器节点的集合，τ_ij(t)是时刻t时传感器节点i到传感器节点j之间路径l_ij的信息素；

(2)定义反应传感器节点自身状态的参量值，将传感器节点的参量值代入路径l_ij的信息素的计算，具体为：

a.定义传感器节点k的参量值为μ_k(t)，则参量值μ_k(t)的计算公式为：

式中，d_kl为传感器节点k与临近传感器节点l的路径长度，s_k为传感器节点k处理数据的能力，n_k为传感器节点k的剩余能量值，N_k为传感器节点k的最初能量值，τ和δ为对应参数的权重；

b.当蚂蚁k走完一步后，前进路径l_ij的信息素为：

式中，δ为路径上信息素的蒸发因子且δ∈[0,1]，τ_ij(t+1)为蚂蚁走过后路径l_ij的信息素，τ_ij(t)为时刻t时路径l_ij的信息素，τ₀为路径上信息素的初始值，μ_j(t)为t时刻传感器节点j的参量值，μ_i(t)为t时刻时传感器节点i的参量值，α₁和α₂分别为传感器节点j和传感器节点i参量值的权重；

c.当蚂蚁k到达目的地后，返回的全局信息素为：

式中，Δτ_ij ^k(t)为第k只蚂蚁在t时刻留在路径l_ij的信息素，d_k为第k只蚂蚁在本次迭代中所走过路径的长度，τ_ij(t)为时刻t时路径l_ij的信息素，τ_ij(t+Δt)为更新后路径l_ij的信息素，δ为路径上信息素的蒸发因子且δ∈[0,1]，Δτ_ij(t)表示路径l_ij上的信息素浓度增量，m为是经过路径的蚂蚁的数量，u_l(t)为t时刻传感器节点l的参量值，h为最优路径中传感器节点的总数，Q为一个常量。

本优选实施例综合考虑传感器节点之间的距离、处理数据的能力和传感器节点的剩余能耗值进行传感器节点参量值进行计算，较为全面的反应了传感器节点自身的状态；通过改进蚁群算法中局部信息素和全局信息素的更新规则，在算法中增加了传感器节点参量值的计算，即在信息素的更新过程中考虑到了传感器节点的自身的变化情况引起的网络拓扑发生变化的情况，增加了各路径被选择的机会，有效的减少搜索路径的盲目性，延长网络生命周期。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种有效的建筑安全监测系统，其特征是，包括传感器采集模块、无线传输模块、安全监控中心和预警模块，所述传感器采集模块用于采集建筑结构的相关参数和建筑室内环境的相关参数并将采集得到的参数通过无线传输模块传输到安全监控中心，所述安全监控中心用于对接收到的数据进行处理和分析，并在各参数值超出安全阈值时另预警模块进行报警，所述无线传输模块采用无线传感器网络进行传感器节点之间数据的传输，其采用一种改进的节能算法求解网络的最优路由路径，具体包括：

(1)在传感器节点中，蚂蚁k从传感器节点i转移到传感器节点j的概率为：

式中，J_k(i)＝(1，2,…,n)表示蚂蚁k的能选择的下一个传感器节点的集合，τ_ij(t)是时刻t时传感器节点i到传感器节点j之间路径l_ij的信息素；

(2)定义反应传感器节点自身状态的参量值，将传感器节点的参量值代入路径l_ij的信息素的计算，具体为：

a.定义传感器节点k的参量值为μ_k(t)，则参量值μ_k(t)的计算公式为：

式中，d_kl为传感器节点k与临近传感器节点l的路径长度，s_k为传感器节点k处理数据的能力，n_k为传感器节点k的剩余能量值，N_k为传感器节点k的最初能量值，τ和ρ为对应参数的权重；

b.当蚂蚁k走完一步后，前进路径l_ij的信息素为：

式中，δ为路径上信息素的蒸发因子且δ∈[0,1]，τ_ij(t+1)为蚂蚁走过后路径l_ij的信息素，τ_ij(t)为时刻t时路径l_ij的信息素，τ₀为路径上信息素的初始值，μ_j(t)为t时刻传感器节点j的参量值，μ_i(t)为t时刻时传感器节点i的参量值，α₁和α₂分别为传感器节点j和传感器节点i参量值的权重；

c.当蚂蚁k到达目的地后，返回的全局信息素为：

式中，Δτ_ij ^k(t)为第k只蚂蚁在t时刻留在路径l_ij的信息素，d_k为第k只蚂蚁在本次迭代中所走过路径的长度，τ_ij(t)为时刻t时路径l_ij的信息素，τ_ij(t+Δt)为更新后路径l_ij的信息素，δ为路径上信息素的蒸发因子且δ∈[0,1]，Δτ_ij(t)表示路径l_ij上的信息素浓度增量，m为是经过路径的蚂蚁的数量，u_l(t)为t时刻传感器节点l的参量值，h为最优路径中传感器节点的总数，Q为一个常量。

2.根据权利要求1所述的一种有效的建筑安全监测系统，其特征是，所述建筑结构的相关参数包括建筑结构的应变和建筑结构的竖向位移，所述建筑室内环境的相关参数包括室内温度、室内粉尘颗粒浓度和烟雾颗粒浓度。

3.根据权利要求2所述的一种有效的建筑安全监测系统，其特征是，所述传感器采集模块由传感器节点组成，用于采集建筑结构和室内环境的相关参数。

4.根据权利要求3所述的一种有效的建筑安全监测系统，其特征是，所述传感器采集模块的传感器节点均采用防水封装。

5.根据权利要求4所述的一种有效的建筑安全监测系统，其特征是，系统还包括显示模块，所述显示模块用于实时显示采集得到的数据的变化趋势。