CN109631989A - 一种实时智能的桥梁结构无线监测系统 - Google Patents

一种实时智能的桥梁结构无线监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109631989A
CN109631989A CN201811471045.1A CN201811471045A CN109631989A CN 109631989 A CN109631989 A CN 109631989A CN 201811471045 A CN201811471045 A CN 201811471045A CN 109631989 A CN109631989 A CN 109631989A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
candidate nodes
sensor node
bridge
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201811471045.1A
Other languages
English (en)
Inventor
不公告发明人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Youli Trading Co Ltd
Original Assignee
Guangzhou Youli Trading Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Youli Trading Co Ltd filed Critical Guangzhou Youli Trading Co Ltd
Priority to CN201811471045.1A priority Critical patent/CN109631989A/zh
Publication of CN109631989A publication Critical patent/CN109631989A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

一种实时智能的桥梁结构无线监测系统
技术领域
本发明涉及桥梁监测领域，具体涉及一种实时智能的桥梁结构无线监测系统。
背景技术
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。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种实时智能的桥梁结构无线监测系统。
本发明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。
本发明的有益效果为：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本发明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是本发明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发明作进一步描述。
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。
本发明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数，ρ的取值范围为[0.4,0.6]。
本实施例基于传感器节点的能量设定了发送距离的计算公式，创新性地为传感器节点发送桥梁危险部位数据的路由方式选择给出了较好的衡量标准，即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。
传感器节点基于发送距离选择合适的路由方式，有利于减少传感器节点发送桥梁危险部位数据的能量消耗，避免传感器节点因能量快速消耗而失效，保障无线传感器网络中路由的稳定性。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理设备、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
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+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。
3.根据权利要求2所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，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。
4.根据权利要求2所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，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]。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，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。
CN201811471045.1A 2018-12-04 2018-12-04 一种实时智能的桥梁结构无线监测系统 Withdrawn CN109631989A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811471045.1A CN109631989A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种实时智能的桥梁结构无线监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811471045.1A CN109631989A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种实时智能的桥梁结构无线监测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109631989A true CN109631989A (zh) 2019-04-16

Family

ID=66070935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811471045.1A Withdrawn CN109631989A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 一种实时智能的桥梁结构无线监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109631989A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110809044A (zh) * 2019-11-04 2020-02-18 大连大学 建筑多节点分布的压力采集数据的同步传输方法
CN111738878A (zh) * 2020-07-17 2020-10-02 杭州鲁尔物联科技有限公司 一种桥梁应力检测系统
WO2021088488A1 (zh) * 2019-11-04 2021-05-14 大连大学 节点的角色转换方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110809044A (zh) * 2019-11-04 2020-02-18 大连大学 建筑多节点分布的压力采集数据的同步传输方法
WO2021088488A1 (zh) * 2019-11-04 2021-05-14 大连大学 节点的角色转换方法
CN111738878A (zh) * 2020-07-17 2020-10-02 杭州鲁尔物联科技有限公司 一种桥梁应力检测系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109168199B (zh) 大跨度桥梁健康状态监测装置
TWI391007B (zh) 無線網狀通訊網路中的負載管理
CN109631989A (zh) 一种实时智能的桥梁结构无线监测系统
JP6961969B2 (ja) サーバ、サービス提供システム、サービス提供方法及びプログラム
JP7410145B2 (ja) ネットワークにおける隣接ノード発見のためのシステム及び方法
EP2996285B1 (en) Scheduling method, apparatus and system
CN109361774A (zh) 一种物联网系统架构及数据通信方法
CN109618001A (zh) 基于云平台的物联网终端数据管控系统及其方法
JP2014147040A (ja) アクセスポイント及び無線通信制御方法
KR102686798B1 (ko) 무선 네트워크를 위한 부모 노드 장치, 단말 장치, 및 그것의 데이터 전송 방법
CN109600728A (zh) 一种数据收集方法、装置及系统
CN109596492A (zh) 一种实时智能的室内空气质量监测系统
WO2012151921A1 (zh) 多接口终端的业务传输方法及装置
JP4796014B2 (ja) 通信制御支援装置及び通信制御支援方法並びにプログラム
Al-Maitah et al. An optimal storage utilization technique for IoT devices using sequential machine learning
CN109257720A (zh) 一种基于云计算的数据采集系统
CN103826265A (zh) 一种基于数据流划分的无线传感器网络节能方法
CN109195229A (zh) 一种区域空气质量信息可视化装置
CN109495860A (zh) 一种实时智能的区域空气质量监测系统
CN108632371A (zh) 基于区块链技术的重症医疗室环境数据管理系统
CN109720756A (zh) 一种智能垃圾分类回收系统
JP5935571B2 (ja) 帯域幅制御装置、帯域幅制御方法、および、帯域幅制御プログラム
KR102059409B1 (ko) Ip 기반의 슬립 모드 제어 방법
CN109121226A (zh) 大跨度桥梁结构损伤智能监测装置
CN109362055A (zh) 一种实时智能的医院监护室环境调控系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190416

WW01 Invention patent application withdrawn after publication