[发明专利]一种用于建筑结构安全监测的传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测的传感器系统，特别是用于建筑结构安全监测的传感器系统。

背景技术

随着国民经济的快速发展，对楼宇、桥梁、隧道等基础设施的结构进行实时安全监测，对于保证其正常运营、预防因结构灾害而造成重大公共安全事故的发生有重大意义。建筑结构安全监测系统成为完成该任务的重要技术手段，该系统综合了传感器技术、信号测试技术、数据传输技术等多个领域的知识，可以测试、存储、监测建筑结构的多种信息，对结构状态进行连续、实时的监测，以加强建筑养护维修的管理水平，保障建筑结构的可靠性、安全性和耐久性，避免潜在的灾难性事件发生。

在当前的建筑结构安全监测系统中，现场传感器仅具有数据采集和存储功能，将传感器接入系统时需要人工在现场进行调试配置工作、记录大量信息，若传感器需要更换，需人工更新监测系统中监测中心有关传感器的配置文件，既繁琐又容易出错。另外，传感器数据在监测中心一般采用关系数据库的方式存储，传感器、测点、数据之间的关系比较零散，某个数据意义及应用环境的确定需要查看多个数据表单，操作复杂。结构预警则只是设定简单的阈值，需要人工处理异常数据，无法做到无人值守。

在建筑结构安全监测中，传感器往往分布于建筑中的关键受力点或结构的薄弱点。这些测点布局较分散，而且由于建筑物结构的类型不同也往往位于不同的位置。随着监测时间推移以及感测数据量的增长，在传感器的管理、感测数据的组织上存在较大的困难。对于传感器采集到的感测数据如果缺乏传感器信息、测点信息等应用背景信息也会使得数据没有意义。

发明内容

本发明提出一种传感器语义系统，包括传感器节点，局域网，监测中心服务器，Internet和短信报警模块，传感器节点布置在被测部位，与监测中心服务器通过局域网相连接，监测中心服务器内置的web服务器通过Internet向远程用户提供数据服务或发出预警信息，也可以通过短信报警模块发送预警短信，其特征在于传感器节点包含传感器信息语义模块、测点信息语义模块和感测数据语义模块，三个语义模块之间通过属性相关联，为传感器输出的数据增加语义背景，用RDF(Resource Description Framework：资源描述框架)描述上述三个语义模块，并通过URI(Universal Resource Identifier：统一资源定位符)将传感器信息、测点信息和感测数据定义为网络上的资源，感测数据语义模块将数据进行语义标注形成语义数据后进行存储，当存储空间超过限制时，自动覆盖最早存储的数据，同时通过服务器接口模块提交给监测中心服务器。

所述传感器语义系统的传感器节点还包含采集管理模块、数据级预警模块、节点级预警模块、报警驱动模块、服务器接口模块、web服务器，采集管理模块驱动数据总线接收传感器数据、发送数据采集命令，按照用户配置的数据采样周期自动进行数据采集；数据级预警模块根据用户预先设定的报警阈值，将感测数据与阈值比较，若数据连续异常，则发出数据级异常并启动节点级数据预警模块，若数据连续正常则清除预警状态，恢复正常监测；节点级预警模块是响应数据级预警模块，调取感测数据语义模块中的历史数据，若与历史数据所拟合形成的趋势线有较大偏差，则报警驱动模块响应，同时向监测中心数据服务器发出传感器节点异常的预警信息；服务器接口模块是在传感器节点启动后自动向监测中心服务器注册，将其传感器信息语义模块和测点信息语义模块提交至监测中心服务器的传感器节点管理模块，并在数据采集时实时向监测中心数据服务器提交新的语义数据，当发生节点级数据异常时，向监测中心提交预警信号，触发监测中心服务器的系统级预警模块进行预警判定；报警驱动模块是当节点级预警出现时，点亮黄色指示灯；监测中心服务器确认出现安全隐患后，点亮红色指示灯并启动报警蜂呜器；当数据连续恢复正常后，熄灭指示灯显示；web服务器提供传感器节点配置信息的web服务，包括配置传感器信息语义模块、测点语义模块、感测数据语义模块、传感器节点的默认采样周期、监测中心服务器IP地址等。