[发明专利]桥梁结构安全监测系统

权利要求书

1.桥梁结构安全监测系统，其特征是，包括传感装置、基站设备和数据处理中心；所述传感装置包括多个传感器节点，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，并将获得的桥梁危险部位感知数据发送至基站设备；所述基站设备汇聚各传感器节点发送的桥梁危险部位感知数据，进行处理后转发至数据处理中心；数据处理中心用于对基站设备发送的桥梁危险部位感知数据进行分析和处理，并输出监测结果。

2.根据权利要求1所述的桥梁结构安全监测系统，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。

3.根据权利要求1所述的桥梁结构安全监测系统，其特征是，所述数据处理中心包括处理器和显示器，该处理器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，并由显示器进行比较结果显示。

4.根据权利要求1-3任一项所述的桥梁结构安全监测系统，其特征是，基站设备在网络初始化时对传感器节点进行分簇，选出作为簇首的传感器节点，而剩余的传感器节点作为成员节点；分簇时，具体执行：

(1)基站设备基于改进的混合蛙跳算法进行预分簇；

(2)完成预分簇后，若存在两个簇首，它们之间的距离低于设定的距离阈值，将其中优选值最小的簇首恢复为普通节点；

(3)基站设备根据现有的簇首完成最终簇的划分。

5.根据权利要求4所述的桥梁结构安全监测系统，其特征是，基站设备基于改进的混合蛙跳算法进行预分簇，具体包括：

(1)初始化，基站设备随机生成K只青蛙粒子，每只青蛙粒子代表一个分簇方案，每只青蛙粒子编码为i＝1,2,..,K，且若表示该位置对应的传感器节点s_l为簇首，其中M表示传感器节点个数，K为簇首个数；

(2)根据适应度函数计算各青蛙粒子的适应度，将计算出的青蛙粒子的适应度按降序排列，平均划分到Ω个族群中，在族群中按照模因内三角概率构造子族群，在各个子族群中，对适应度最差的青蛙粒子进行更新，完成局部搜索；

(3)当所有族群完成局部搜索后，将所有族群进行重新划分，再次进行新一轮局部搜索，直到完成设定的迭代次数，输出最优解。

6.根据权利要求5所述的桥梁结构安全监测系统，其特征是，设定青蛙粒子的适应度函数为：

式中，G(X_i)表示青蛙粒子X_i的适应度，表示青蛙粒子X_i中的第a个簇首，表示簇首所在簇内与簇首的距离小于的成员节点个数，为簇首的通信距离，表示簇首所在簇具有的成员节点个数，为青蛙粒子X_i中所有传感器节点的能量的平均值，为青蛙粒子X_i中所有簇首节点的能量的平均值，表示簇首到基站设备的距离，L(O,CN)表示基站设备到监测中心的距离，d₁、d₂皆为权重系数。