[发明专利]一种基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统

权利要求书

1.一种基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，包括中央管理层和局部监测层，中央管理层与局部监测层之间通过网关相连；所述局部监测层包括多个局部监测单元，且每个局部监测单元均通过Sink节点无线连接至网关；所述局部监测单元由多个监测子单元组成，监测子单元均无线连接至Sink节点，监测子单元包括传感主体、数据处理主体、损伤评估主体和无线收发主体，所述损伤评估主体经无线收发主体通讯连接至Sink节点；所述中央管理层包括信息融合主体、中央协调主体和用户接口主体，所述网关无线通讯连接至信息融合主体和中央协调主体，信息融合主体和中央协调主体均通信连接至用户接口主体。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述传感主体包括加速度传感器、电阻应变片、位移传感器和压力传感器，所述传感主体还包括调理模块，加速度传感器、电阻应变片、位移传感器和压力传感器均通过调理模块连接至数据处理主体。

3.根据权利要求2所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述数据处理主体包括微处理器和存储器，数据处理主体连接至损伤评估主体，所述局部监测单元还包括数据库，损伤评估主体通讯连接至数据库，微处理器用于对获取的数据进行处理并将处理结果发送至损伤评估主体，损伤评估主体根据数据处理结果并调用数据库中的数据信息以对损伤状况进行评估。

4.根据权利要求3所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述微处理器为8051微处理器。

5.根据权利要求4所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述无线收发模块采用CC2530芯片。

6.根据权利要求5所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述监测子单元还包括电源模块，电源模块分别电性连接传感主体、数据处理主体、损伤评估主体和无线收发主体。

7.根据权利要求6所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述微处理器包括波形特征处理主体、傅立叶处理主体、小波处理主体、滤波及滑动平均处理主体、统计特征处理主体和结构模态参数处理主体。

8.根据权利要求7所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述损伤评估主体包括人工神经网络评估主体、结构力学模型参数评估主体、结构模态参数评估主体及模式识别评估主体。

9.根据权利要求1-8任一所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述中央管理层的工作方法，步骤如下：

1）自检系统完好性；

2）判断系统是否完好，若是，则进行下一步，否则，报告错误信息；

3）接收用户指令及设置参数；

4）初始化系统参数；

5）发布系统时钟；

6）启动局部监测单元；

7）判断局部监测单元之间是否存在冲突，若是，则进行步骤8），否则，进行步骤10）；

8）进行冲突处理；

9）判断经冲突处理后是否解决冲突，若是，则进行步骤10），否则返回步骤4）；

10）延时；

11）发布局部监测单元传输时序；

12）接收数据；

13）判断数据是否存在错误，若是，则返回步骤11），否则进行步骤14）；

14）判断信息融合是否结束，若是，则持续进行该步骤，否则，进行下一步；

15）显示评估结果，并返回步骤3）。

10.根据权利要求9所述的基于无线传感网络及多主体协作的结构健康监测系统，其特征在于，所述局部监测层的工作方法，步骤如下：

1）自检局部网络完好性；

2）判断局部网络是否完好，若是，则进行步骤5），否则，进行步骤3）；

3）向中央协调主体报告错误信息；

4）舍弃失效的主体，并重新组织局部网络；

5）接受指令及参数；

6）初始化局部网络参数；

7）接收系统时钟；

8）向个主题发布时钟；

9）判断是否有监测启动命令，若是，则进行下一步，否则持续进行该步骤；

10）启动局部监测单元工作；

11）判断该局部监测单元是否与其他局部监测单元存在冲突，若是，则进行步骤12），否则，进行步骤13）；

12）舍弃检测结果，向中央协调主体报告，并返回步骤5）；

13）判断评估是否结束，若是，则进行下一步，否则持续进行该步骤；

14）发送评估接收信号至中央协调主体；15）接收通讯时序；

16）发送局部监测单元的评估结果；

17）判断是否发送成功，若是，则返回步骤5），否则进行步骤18）；

18）接收冲突消解指令；

19）判断冲突是否消解，若是，则返回步骤16），否则，返回步骤18）。