[发明专利]一种实时智能的桥梁结构无线监测系统

权利要求书

1.一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，包括传感监测子系统、数据存储子系统和计算机分析装置；所述传感监测子系统包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，汇聚节点汇聚各传感器节点采集的桥梁危险部位数据并将汇聚的数据发送至数据存储子系统；所述计算机分析装置从数据存储子系统中获取桥梁危险部位感知数据，并对桥梁危险部位感知数据进行分析和处理；初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大，若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离，传感器节点直接将采集的桥梁危险部位数据发送至汇聚节点，否则，传感器节点将采集的桥梁危险部位数据发送至下一跳节点，以通过多跳转发的形式将桥梁危险部位数据发送至汇聚节点。

2.根据权利要求1所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，设邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，网络初始时，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息，构建邻居节点集，并从其邻居节点集中选择相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为候选节点，为每个候选节点分配优先级：

式中，Y_ij为传感器节点i的候选节点j的优先级，L(i,j)为传感器节点i与该候选节点j的距离，L(i,g)为传感器节点i与其第g个候选节点的距离，L(j,s)为该候选节点j与汇聚节点的距离，L(g,s)为所述第g个候选节点与汇聚节点的距离，n_i为传感器节点i的候选节点数量，K_i为传感器节点i的邻居节点数量，K_j为所述候选节点j的邻居节点数量，K_i∩K_j为传感器节点i与候选节点j所拥有的共同邻居节点的数量，α₁、α₂为预设的影响因子，满足α₁+α₂＝1；c₁、c₂为预设的权重系数，满足c₁+c₂＝1；

传感器节点选择下一跳节点时，向其各候选节点发送请求消息并启动计时器，在计时结束后，在向其发送反馈消息的候选节点中选择优先级最大的候选节点作为下一跳节点，其中候选节点在接收到所述请求消息后根据自身资源情况确定是否向该传感器节点发送所述反馈消息。

3.根据权利要求2所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，所述计算机分析装置包括分析处理单元和显示单元，该分析处理单元将收到的桥梁危险部位感知数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示单元进行比较结果显示。

4.根据权利要求2所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，所述请求消息包括传感器节点为候选节点分配的优先级信息，候选节点在接收到所述请求消息后根据自身资源情况确定是否向该传感器节点发送所述反馈消息，包括：

(1)候选节点在接收到所述请求消息后计算自己的中继能力值：

式中，D_j为候选节点j的中继能力值，K_j为候选节点j的缓存列表中的桥梁危险部位数据包数量，Q_T为预设的转发一个桥梁危险部位数据包的能耗，Q_j为候选节点j的当前剩余能量，P_T为预设的为一个桥梁危险部位数据包服务所消耗的带宽，P_j为候选节点j的当前剩余带宽，Y_ij为候选节点j的优先级；e₁、e₂为预设的影响因子，满足e₁+e₂＝1；

(2)若候选节点j向传感器节点i发送所述反馈消息，若候选节点j丢弃该请求消息，其中Y_ig为传感器节点i的第g个候选节点的优先级，n_i为传感器节点i的候选节点数量，与预设阈值系数，的取值范围为[0.4,0.6]。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种实时智能的桥梁结构无线监测系统，其特征是，所述桥梁危险部位感知数据包括桥梁危险部位的应力数据、加速度数据、位移数据。