[发明专利]一种无线传感网络倾角支点温度补偿方法

说明书

本发明涉及一种无线传感网络倾角支点温度补偿方法，包括以下步骤：1)对被测结构物采用无线传感网络倾角支点采集监测周期内的角度值与温度值；2)根据监测周期内的角度值确定结构稳定期，即结构未产生倾斜变形的时间段；3)建立无线传感网络倾角支点的温度补偿模型并计算温度补偿系数；4)根据获取温度补偿系数后的温度补偿模型自动对无线传感网络倾角支点采集到的角度值进行补偿。与现有技术相比，本发明具有无需温度测试、自动补偿、提高补偿效率、契合现场应用环境等优点。

技术领域

本发明涉及土木工程结构倾斜状态监测领域，尤其是涉及一种无线传感网络倾角支点温度补偿方法。

背景技术

无线传感网络倾角支点因其具有安装方便、自动监测、监测数据无线传输等一系列优点而被广泛应用于土木工程结构倾斜状态的监测。无线传感网络倾角支点内部集成的硅电容式MEMS倾角传感器等电子元器件的性能对环境温度的变化较为敏感，导致环境温度变化时，无线传感网络倾角支点的倾角监测值产生温度漂移误差，使其监测精度明显降低，将无法满足监测项目精度要求。因此，对无线传感器网络倾角支点进行温度补偿必要的，同时，在一次监测项目中往往需要安装布设数量较多的无线传感网络倾角支点，传统的基于温度箱试验的温度补偿方法存在效率较低、成本较高、试验过程繁琐等缺点，难以满足需要，且利用温度试验箱创造的环境与实际应用条件下的环境有所差别，难以保证温度补偿效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无线传感网络倾角支点温度补偿方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无线传感网络倾角支点温度补偿方法，包括以下步骤：

1)对被测结构物采用无线传感网络倾角支点采集监测周期内的角度值与温度值；

2)根据监测周期内的角度值确定结构稳定期，即结构未产生倾斜变形的时间段；

3)建立无线传感网络倾角支点的温度补偿模型并计算温度补偿系数；

4)根据获取温度补偿系数后的温度补偿模型自动对无线传感网络倾角支点采集到的角度值进行补偿。

所述的无线传感网络倾角支点内部设有硅电容式MEMS倾角传感器、模数转换器、集成有温度传感器和无线收发器的微处理器和电池，MEMS倾角传感器用于实现倾角测量，微处理器上集成的温度传感器能够实现温度测量功能，微处理器上集成的无线收发器能够实现监测数据的无线传输。

所述的步骤2)中，确定结构稳定期的判断方法为：

在结构稳定期内，无线传感网络倾角支点监测的角度值在相同温度下偏差不大于0.02°。

所述的结构稳定期根据被测结构物的变形特点，或出现在监测初期，或出现在监测末期，也可能出现在监测周期内的其他时间段。

所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)取结构稳定期内相同温度下无线传感网络倾角支点监测的角度平均值作为该温度下无线传感网络倾角支点的角度值θ_T；

32)以结构稳定期内最低温度下的角度值θ_T-min为基准，计算其他温度下相较于θ_T-min的偏差值ε_T，计算式为：

ε_T＝θ_T-θ_T-min

33)对结构稳定期内的ε_T-T值对采用最小二乘法进行3次多项式拟合，得到拟合曲线以及温度补偿系数，从而得到无线传感网络倾角支点的温度补偿模型。

所述的步骤33)中，温度补偿模型为3次多项式温度补偿模型，其具体的表达式为：