CN109257719A - 土木工程建筑结构实时智能监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了土木工程建筑结构实时智能监测系统，该系统包括：建筑结构传感监测子系统，用于采集建筑结构健康数据并将建筑结构健康数据发送至数据处理装置；数据处理装置，用于将建筑结构健康数据用其对应的建筑基本信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的建筑结构健康数据发送到远程分析中心；远程分析中心，内储存各类建筑安全隐患下的内应力数据、加速度数据、沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数；用于将建筑结构健康数据与所存储的数据进行类似度对比，并将对比结果按照相似度进行升序或降序排序后，以表格的形式发送给显示器；显示器，用于显示所述对比结果。

Description

土木工程建筑结构实时智能监测系统
技术领域
本发明涉及建筑监测技术领域，具体涉及土木工程建筑结构实时智能监测系统。
背景技术
目前，对建筑结构的监测，大多通过监测人员通过例如目测法、发射光谱法、声发射法、回弹法、渗漏试验法、脉冲回波法、射线法等方法进行周期性检测。普遍存在以下缺陷：
1、数据整体性差，只是对结构的局部特征进行监测，无法实现数据之间的关联性；
2、所检测到的数据均为静态数据，建筑后期的发展情况会怎么样，以及这些变形数据会带来的安全隐患都无法进行预测分析；
3、实时性差，要经过后期处理才能知道建筑结构目前的状态，不能实时的监测，效率较低。
发明内容
针对上述问题，本发明提供土木工程建筑结构实时智能监测系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了土木工程建筑结构实时智能监测系统，该系统包括：
建筑结构传感监测子系统，用于采集建筑结构健康数据并将建筑结构健康数据发送至数据处理装置，所述建筑结构健康数据包括建筑内应力数据、加速度数据、建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数数据；建筑结构传感监测子系统包括汇聚节点和多个用于采集建筑结构健康数据的传感器节点，汇聚节点主要用于将各传感器节点发送的建筑结构健康数据汇总发送至数据处理装置；
数据处理装置，用于将建筑结构健康数据用其对应的建筑基本信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的建筑结构健康数据发送到远程分析中心；
远程分析中心，内储存各类建筑安全隐患下的内应力数据、加速度数据、沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数；用于将建筑结构健康数据与所存储的数据进行类似度对比，并将对比结果按照相似度进行升序或降序排序后，以表格的形式发送给显示器；
显示器，用于显示所述对比结果。
优选地，所述传感器节点包括传感器和用于将传感器信号转换为对应的建筑结构健康数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接；还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接。
其中，所述显示器包括显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。
本发明的有益效果为：本发明通过对土木工程建筑内应力数据以及加速度数据的采集，结合建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数的采集，实现了建筑情况的全方位监测，系统自带数据分析功能，可实时根据检测到的数据进行建筑安全隐患的分析。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，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是本发明一个示例性实施例的土木工程建筑智能监测系统的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的传感器节点的结构示意框图。
附图标记：
建筑结构传感监测子系统1、数据处理装置2、远程分析中心3、显示器4、传感器10、信号适配器20、控制器30。
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，本发明实施例提供了土木工程建筑结构实时智能监测系统，该系统包括：
建筑结构传感监测子系统1，用于采集建筑结构健康数据并将建筑结构健康数据发送至数据处理装置2，所述建筑结构健康数据包括建筑内应力数据、加速度数据、建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数数据；建筑结构传感监测子系统1包括汇聚节点和多个用于采集建筑结构健康数据的传感器节点，汇聚节点主要用于将各传感器节点发送的建筑结构健康数据汇总发送至数据处理装置2；
数据处理装置2，用于将建筑结构健康数据用其对应的建筑基本信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的建筑结构健康数据发送到远程分析中心3；
远程分析中心3，内储存各类建筑安全隐患下的内应力数据、加速度数据、沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数；用于将建筑结构健康数据与所存储的数据进行类似度对比，并将对比结果按照相似度进行升序或降序排序后，以表格的形式发送给显示器4；
显示器4，用于显示所述对比结果。
其中，如图2所示，所述传感器节点包括传感器10和用于将传感器10的信号转换为对应的建筑结构健康数据的信号适配器20，所述信号适配器20与传感器10连接；还包括用于控制采集频率的控制器30，所述控制器30与传感器10连接。
其中，所述显示器4包括显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。
本发明上述实施例通过对土木工程建筑内应力数据以及加速度数据的采集，结合建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数的采集，实现了建筑情况的全方位监测，系统自带数据分析功能，可实时根据检测到的数据进行建筑安全隐患的分析。
在一种实施方式中，将监测区域划分多个虚拟网格，并从每个虚拟网格中选取与虚拟网格中心点最近的传感器节点作为簇头节点；网络初始时，传感器节点基于选取出的簇头节点进行分簇，每个传感器节点选取最近的簇头节点加入；建筑结构健康数据传输阶段，簇头节点收集簇内各传感器节点采集的建筑结构健康数据，并将收集的建筑结构健康数据传输至汇聚节点。
在一个实施例中，簇头节点将收集的建筑结构健康数据传输至汇聚节点，包括：
(1)簇头节点按照设定的周期根据当前剩余能量周期性地调节自己的通信距离；
(2)簇头节点根据调节的通信距离判断自身是否满足直接通信条件，若簇头节点满足直接通信条件，簇头节点与汇聚节点直接通信，将收集的建筑结构健康数据直接传输至汇聚节点；若不满直接通信条件，簇头节点与汇聚节点间接通信，将收集的建筑结构健康数据经过多跳传输的方式发送至汇聚节点，其中簇头节点在距离汇聚节点更近的其他簇头节点中选择最近的簇头节点作为下一跳节点，将收集的建筑结构健康数据发送至该下一跳节点；所述直接通信条件为：
式中，H(i,U)为簇头节点i到汇聚节点的距离，Di为簇头节点i的当前通信距离，为与簇头节点i距离最近的簇头节点，为与簇头节点i距离次近的簇头节点，为所述最近的簇头节点到汇聚节点的距离，为所述次近的簇头节点到汇聚节点的距离；为判断取值函数，当时，当时，
本实施例创造性地设定了直接通信条件，簇头节点将收集的建筑结构健康数据传输至汇聚节时，根据是否满足直接通信条件确定相应的与汇聚节点通信的方式，其中若簇头节点满足直接通信条件，簇头节点与汇聚节点直接通信，将收集的建筑结构健康数据直接传输至汇聚节点；若不满直接通信条件，簇头节点与汇聚节点间接通信。根据该直接通信条件可知，当簇头节点的通信距离小于其到汇聚节点的距离，且相对于其邻居的簇头节点距离汇聚节点更近时，与汇聚节点直接通信，选择直接发送的形式将建筑结构健康数据直接传输至汇聚节点，否则与汇聚节点间接通信，按照多跳转发的形式转发所收集的建筑结构健康数据。本实施例按照簇头节点的实际位置情况确定路由方式，保障了路由的灵活性，有利于提高将收集的建筑结构健康数据发送至汇聚节点的可靠性，降低丢包率，且能够尽可能地减少簇头节点发送建筑结构健康数据的能耗。
在一个实施例中，各簇头节点可在[Dmin,Dmax]的范围内调节自身的通信距离，其中Dmin为簇头节点可调节的最小通信距离，Dmax为簇头节点可调节的最大通信距离，初始时各簇头节点的通信距离调节为Dmin；簇头节点按照设定的周期根据当前剩余能量周期性地调节自己的通信距离，具体为：
(1)簇头节点按照设定的周期周期性地按照下列公式计算通信距离阈值：
式中，Di(t)为簇头节点i在第t个周期设定的通信距离阈值，Pi(t)为簇头节点i在第t个周期计算通信距离阈值时的当前剩余能量，Pi0为簇头节点i的初始能量，g为预设的调节因子，g的取值范围为(1,1.2]；
(2)设簇头节点i与其簇内传感器节点的最远距离为若簇头节点将自己的通信距离调节为Di(t)；若簇头节点将自己的通信距离调节为并不再周期性地调节自己的通信距离。
本实施例提出了通信距离的调节机制，簇头节点根据该调节机制周期性地调节自己的通信距离。通过该调节机制可知，簇头节点随着能耗的增加逐渐减小自己的通信距离，当簇头节点i的通信距离减小至时，停止通信距离的调节，从而始终保持通信距离为保障簇头节点的建筑结构健康数据收集性能。由于簇头节点根据调节的通信距离确定与汇聚节点的路由方式，本实施例能够使得簇头节点在能量较低的时候避免与汇聚节点直接通信，而是在距离汇聚节点更近的其他簇头节点中选择最近的簇头节点作为下一跳节点，这样有利于降低簇头节点发送建筑结构健康数据的能耗，进一步保障无线传感器网络的稳定性。
在一个实施例中，当簇头节点的剩余能量低于预设的能量下限时，簇头节点在其簇内的传感器节点中选择新簇头节点，具体为：
(1)簇头节点a将簇内与其距离小于的传感器节点作为备选节点，向各备选节点发送竞选消息；
(2)各备选节点接收到所述竞选消息后计算等待时间：
式中，Bae表示簇头节点a的第e个备选节点计算的等待时间，Na为所述簇头节点a对应的备选节点数量，na为所述簇头节点a对应的备选节点中已担任过簇头节点的备选节点数量；y(e)为判断取值函数，当所述备选节点e担任过簇头节点时，y(e)＝0，当所述备选节点e未担任过簇头节点时，y(e)＝1；Pe为所述备选节点e的当前剩余能量，Pc为所述簇头节点a对应簇内第c个传感器节点的当前剩余能量，Pe0为所述传感器节点e的初始能量；B1为预设的基于历史情况的等待时间，B2为预设的基于能量的等待时间；
(3)各备选节点按照等待时间启动计时器，计时结束后向簇头节点i发送反馈消息；
(4)簇头节点a将接收到的第一个反馈消息所对应的备选节点作为新的簇头节点，而簇头节点a转变自己的角色为簇内的传感器节点。
本实施例在簇头节点的剩余能量低于预设能量阈值时，重新选择新簇头节点，并创新性地提出了一种簇头节点的轮换机制，其中提出了等待时间的计算公式，根据该计算公式可知，未担任过簇头节点、相对能量更大的备选节点具有更大的概率担任新簇头节点。本实施例实现了簇头节点的轮换，能够有效保证簇头节点工作的稳定性和整个网络的可靠性。
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 (6)

1.土木工程建筑结构实时智能监测系统，其特征是，包括：
建筑结构传感监测子系统，用于采集建筑结构健康数据并将建筑结构健康数据发送至数据处理装置，所述建筑结构健康数据包括建筑内应力数据、加速度数据、建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数数据；建筑结构传感监测子系统包括汇聚节点和多个用于采集建筑结构健康数据的传感器节点，汇聚节点主要用于将各传感器节点发送的建筑结构健康数据汇总发送至数据处理装置；
数据处理装置，用于将建筑结构健康数据用其对应的建筑基本信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的建筑结构健康数据发送到远程分析中心；
远程分析中心，内储存各类建筑安全隐患下的内应力数据、加速度数据、沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数；用于将建筑结构健康数据与所存储的数据进行类似度对比，并将对比结果按照相似度进行升序或降序排序后，以表格的形式发送给显示器；
显示器，用于显示所述对比结果。
2.根据权利要求1所述的土木工程建筑结构实时智能监测系统，其特征是，所述传感器节点包括传感器和用于将传感器信号转换为对应的建筑结构健康数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接。
3.根据权利要求2所述的土木工程建筑结构实时智能监测系统，其特征是，还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接。
4.根据权利要求1所述的土木工程建筑结构实时智能监测系统，其特征是，所述显示器包括显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。
5.根据权利要求1所述的土木工程建筑结构实时智能监测系统，其特征是，簇头节点将收集的建筑结构健康数据传输至汇聚节点，包括：
(1)簇头节点按照设定的周期根据当前剩余能量周期性地调节自己的通信距离；
(2)簇头节点根据调节的通信距离判断自身是否满足直接通信条件，若簇头节点满足直接通信条件，簇头节点与汇聚节点直接通信，将收集的建筑结构健康数据直接传输至汇聚节点；若不满直接通信条件，簇头节点与汇聚节点间接通信，将收集的建筑结构健康数据经过多跳传输的方式发送至汇聚节点，其中簇头节点在距离汇聚节点更近的其他簇头节点中选择最近的簇头节点作为下一跳节点，将收集的建筑结构健康数据发送至该下一跳节点；所述直接通信条件为：
式中，H(i,U)为簇头节点i到汇聚节点的距离，Di为簇头节点i的当前通信距离，为与簇头节点i距离最近的簇头节点，为与簇头节点i距离次近的簇头节点，为所述最近的簇头节点到汇聚节点的距离，为所述次近的簇头节点到汇聚节点的距离；为判断取值函数，当时，当时，
6.根据权利要求5所述的土木工程建筑结构实时智能监测系统，其特征是，各簇头节点可在[Dmin,Dmax]的范围内调节自身的通信距离，其中Dmin为簇头节点可调节的最小通信距离，Dmax为簇头节点可调节的最大通信距离，初始时各簇头节点的通信距离调节为Dmin。
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CN109905666A (zh) * 2019-02-15 2019-06-18 苏州宏裕千智能设备科技有限公司 一种图像处理方法及智能终端

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470306A (zh) * 2018-11-08 2019-03-15 深圳众宝城贸易有限公司 土木工程建筑结构智能监测系统
CN109905666A (zh) * 2019-02-15 2019-06-18 苏州宏裕千智能设备科技有限公司 一种图像处理方法及智能终端
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