[发明专利]一种可扩展分布式蜂窝状柔性传感器网络

说明书

本发明公开了一种可扩展分布式蜂窝状柔性传感器网络，所述传感器网络借鉴微纳米加工工艺构造，以可延展聚合物为承载层，在柔性基体层上以正六边形蜂窝状布置传感器网络，形成一种紧密集成的类人体神经网络的分布式多功能蜂窝状柔性传感器网络，在其网络节点的内嵌微控制器具有处理功能，将其固定在列车结构表面上，用于基于Lamb波的列车结构损伤监测和诊断。所述传感器网络的承载层质轻、柔软，可很好的附在任意3D形状的结构上，且覆盖面积大，布局和安装更容易。该传感器网络监测范围更大，并能够提高损伤判别的精准性，在极端工作环境下具有稳定性，对列车复杂结构具有高适应性。

技术领域

本发明属于无线传感器网络领域，具体涉及一种可扩展分布式蜂窝状柔性传感器网络。

背景技术

传感器网络是由大量微小传感器节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统，其中传感器部署在作用区域内且具有无线通信与计算能力。传感器网络的节点间距离很小，通常采用多跳(multi-hop)的无线通信方式进行通信。

传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，通过各类集成化的微型传感器共同协作，能够实时智能监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端。

在结构健康监测中,传感器的布置是首先要面对的基本科学问题。因为无论是采用动力指纹分析方法、模态修正与系统识别方法、还是神经网络方法等全局损伤诊断方法中的哪种，都需要结构的固有频率和模态等信息,需要通过安装较多的加速度传感器来采集结构的振动信号。因此传感器的布置方式对结构健康监测的结果会有一定的影响。

不同类型的传感器、传感器数量以及传感器网络的布置方式，对结构健康监测的监测范围不同，结果精度不同，能适应的工作条件也不同。

对于列车或轨道不同部位的结构损伤和相关的检测技术，国内外也有较多的研究和应用，大多是基于椭圆定位技术的三点或四点损伤定位，但由于高速列车关键部位结构复杂，传感器工作环境相对比较恶劣，其不能很好地克服环境噪声、测量误差、时间延迟计算方法误差等因素，会给定位带来误差。尤其是当损伤在激励元件和传感元件的连线附近或者连线上时，时间延迟比较小，此时微小的时间延迟会由于环境噪声、测量误差、时间延迟计算误差等因素变得不可测，也就不能得到真实损伤位置的信息。

因此，现有技术中的传感器网络无法克服因工作环境或时间延迟等因素带来的问题，同时对于损伤判别的精准度等也无法保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种可扩展分布式蜂窝状柔性传感器网络，以解决针对高速列车关键部位的结构损伤智能监测时，传感器网络损伤定位技术不能克服环境噪声、测量误差、时间延迟计算方法误差等因素的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种可扩展分布式蜂窝状柔性传感器网络，包括承载层和布置在承载层上的传感器，

所述承载层，采用纳米光刻方法对可延展聚合物进行加工而成；

所述传感器，以六点式正六边形布置在所述承载层上。

优选地，所述可延展聚合物为聚酰亚胺薄膜。

优选地，所述传感器为压电传感器。

优选地，在所述压电传感器的节点采用嵌入式系统内嵌有微处理器。

优选地，所述传感器网络用于被固定在列车的待检测部位，

其中，所述待检测部位包括列车车体、列车转向架、列车车钩和牵引杆。本发明的有益效果如下：