[发明专利]一种建筑物坡屋面梁结构健康监测装置

说明书

本发明提供了一种建筑物坡屋面梁结构健康监测装置，其包括传感器网络节点和监测中心服务器，所述传感器网络节点布置在被测部位并与监测中心服务器通过局域网相连接，监测中心服务器通过网络向远程用户提供数据服务或发出预警信息；所述传感器网络节点包括：采用椭圆定位法进行定位的传感器网络定位模块、用于对传感器的费用和能量进行约束的传感器约束模块、采用色素增感型光电池供能的自供电模块和数据修正模块。本发明使用寿命长，监测精度高，加快了传感器网络节点的定位速度，且对传感器的费用和能量进行约束，最大限度的节省了监测成本。

技术领域

本发明涉及建筑结构健康监控应用领域，具体涉及一种建筑物坡屋面梁结构健康监测装置。

背景技术

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，而对于传感器网络节点所采集到的数据必须结合其在测量坐标系内的位置信息才有意义。

此外，监测所使用的传感器工作能耗大且容易受到温度等环境的影响，导致传感器所测得的数据准确度降低，并进一步影响了结构监测的精度和成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可以快速定位传感器网络节点、同时对传感器的费用和能量进行约束、精确度较高的建筑物坡屋面梁结构健康监测装置。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种建筑物坡屋面梁结构健康监测装置，包括传感器网络节点、局域网、监测中心服务器和短信报警模块，所述传感器网络节点布置在被测部位并与监测中心服务器通过局域网相连接，监测中心服务器通过网络向远程用户提供数据服务或发出预警信息，也可通过短信报警模块发出预警短信，其特征是，所述传感器网络节点包括：

(1)传感器网络定位模块，用于获取传感器网络节点自身位置信息，其包括依次连接的任务驱动子模块、定位子模块和信号处理子模块，所述任务驱动子模块通过局域网与监测中心服务器连接，任务驱动子模块驱动定位子模块获取特定传感器网络节点的自身位置信息，所述信号处理子模块读取所述特定传感器网络节点的自身位置信息后将自身位置信息送至所述监测中心服务器；所述定位子模块采用椭圆定位法进行定位，定位时设置传感器网络节点的坐标为(x,y)，参考节点的坐标为(x_n,y_n)，n＝A,B,C,D，以(x_A,y_A)作为第一参考节点的坐标，以(x_m,y_m)作为第二参考节点的坐标，定位方程为：

其中，m＝B,C,D，d_Am为传感器网络节点到第一参考节点、第二参考节点的距离和，求解方程得到传感器的位置；

(2)传感器约束模块，用于对传感器的费用和能量进行约束，将传感器网络表示为无向带权连接图W＝(N,L)，N表示网络节点数，L表示双向链路集，约束函数为：

其中，f_b、f_d、f_dj、f_pl分别为带宽、延时、延时抖动、丢包率惩罚函数，A、B、C、D分别为f_b、f_d、f_dj、f_pl的加权系数，[∑_l∈Lc(l)＋∑_n∈Nc(n)]为费用约束，[∑_l∈Lp(l)+∑_n∈Np(n)]为能量约束；