[发明专利]基于无线传感网的建筑结构震害评估系统及方法

权利要求书

1.一种基于无线传感网的建筑结构震害评估系统，其特征在于，它主要由若干个无线传感器节点和一个控制计算中心通过无线连接组成；其中，所述无线传感器节点由传感器模块、单片机处理器模块、无线通信模块和电源模块等组成；所述传感器模块、单片机处理器模块、无线通信模块分别与电源模块相连，传感器模块、无线通信模块分别与单片机处理模块相连；所述传感器模块包含三维加速度传感器和三维角速度传感器，单片机处理模块由处理器、存储器、A/D转换器和传感器信号调理电路等组成；三维加速度传感器和三维角速度传感器分别与传感器信号调理电路相连，传感器信号调理电路和A/D转换器相连，存储器和A/D转换器分别与处理器相连；所述控制计算中心由无线传感器模块、单片机处理模块、无线通信模块、数据分析模块和电源模块等组成；传感器模块、单片机处理器模块、无线通信模块、数据分析模块分别与电源模块相连，传感器模块、无线通信模块分别与单片机处理模块相连，数据分析模块与无线通信模块相连；单片机处理模块由处理器、存储器、A/D转换器和传感器信号调理电路等组成，传感器信号调理电路和A/D转换器相连，存储器和A/D转换器分别与处理器相连；传感器模块包含三维加速度传感器和三维角速度传感器，三维加速度传感器和三维角速度传感器分别传感器信号调理电路相连。

2.一种应用权利要求1所述基于无线传感网的建筑结构震害评估系统的建筑结构震害评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）对基于无线传感网的建筑结构震害评估系统进行初始化工作；

（2）建筑结构振动信号的采集、保存和发送：当控制计算中心的加速度传感器检测到三轴加速度中的任意一轴加速度数值大于所设定阈值5cm/s²时，判定振动发生，发送命令唤醒其它无线传感器节点进行结构振动信号的采集，信号调理电路将采集到的信号经过放大和滤波，A/D转换器再进行模数转换，处理器接收数据信号并进行数据信号的保存；在结构振动数据采集过程中，如连续5秒的时间内，控制计算中心的加速度传感器检测到三轴加速度中的所有加速度的数值均小于所设定阈值5cm/s²，则判定结构振动停止；发送命令停止其它无线传感器节点的数据采集，并将采集到的数据通过无线发射模块发射给控制计算中心，节点即进入休眠状态；

（3）控制计算中心接收和储存采集到的振动数据：控制计算中心控制整个震害评估系统的信号采集，并在信号采集完成后接收和储存各无线传感器节点采集到的振动数据；

（4）控制计算中心对振动数据进行融合处理，并进行建筑结构的震害评估：无线传感器节点测量得到的三维角速度测量数据，由控制计算中心进行积分运算，得到结构的扭转反应时程；由此进一步对各层测点的加速度反应进行局部坐标系向整体坐标系的转换，统一所有加速度反应测量数据的坐标系，使其具有方向可比性；对整体坐标系下的加速度反应进行积分运算得到各测点处的位移反应，并由各层测点的位移反应差计算得到结构的层间位移反应；根据结构最大层间位移进行结构构件以及整体结构的易损性分析：由最大层间位移分析计算得到建筑结构构件所履历的最大地震变形，从而比较各个极限状态下结构构件（墙、柱、梁等）的极限变形，判别各结构构件所处的破坏极限状态，评估结构构件的地震震害；由结构构件的破坏状况，进行整体结构的地震安全性分析，从而评估整体结构的地震震害。