[发明专利]一种用于市政工程桩基质量检测装置

权利要求书

1.一种用于市政工程桩基质量检测装置，其特征在于，所述质量检测装置包括传感监测模块、云端服务器和管控中心；

所述传感监测模块，包括汇聚节点和部署在待测桩基各个部位的多个传感器节点，所述传感器节点对待测桩基各个部位进行监测感知，所述汇聚节点汇聚各个传感器节点采集的桩基状态数据并发送至所述云端服务器；所述管控中心从所述云端服务器中获取所述桩基状态数据，并对所述桩基状态数据进行分析和处理，并在处理结果显示待测桩基存在质量缺陷时进行报警；

所述汇聚节点和多个传感器节点通过自组织形成无线传感器网络，具体是：在构建无线传感器网络时，多个传感器节点被分为多个簇，每个簇中设置一个簇头节点，所述簇头节点用于收集簇内传感器节点采集的桩基状态数据后发送至所述汇聚节点；

每个簇中的簇头节点是通过竞选的方式确定的，其中，竞选的方式是：所述汇聚节点以较大的功率广播竞选簇头的信息，每个传感器节点根据接收到的信息后，计算各自在其所在簇内能够担任簇头节点的能力值，并发送至所述汇聚节点，所述汇聚节点选择每个簇中能力值最大的传感器节点作为相应簇的簇头节点，其中，传感器节点能够担任簇头节点的能力值通过下式计算得到：

式中，C(j)为传感器节点j能够担任簇头节点的能力值，d(j,DS)为传感器节点j与所述汇聚节点DS之间的空间距离，d(j,i)为传感器节点j与其簇内的传感器节点i之间的空间距离，其中i＝1,2,…,I，I为相应簇内传感器节点的个数，d_max为该簇内传感器节点到所述汇聚节点DS的最大空间距离，d_min为该簇内传感器节点到所述汇聚节点DS的最小空间距离，E_res(j)为传感器节点j的当前剩余能量值，E₀(j)为传感器节点j的初始能量值，κ为衰减系数，其表示传感器节点j的能量值随时间的衰减度，α₁为设定的权重系数。

2.根据权利要求1所述的质量检测装置，其特征在于，所述桩基状态数据包括：应力数据、加速度数据和速度数据。

3.根据权利要求1所述的质量检测装置，其特征在于，所述管控中心包括数据处理单元、显示单元和报警器；所述数据处理单元，用于将接收到的桩基状态数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由所述显示单元对比较结果进行显示；所述报警器用于当接收到的桩基状态数据大于设定的安全阈值时进行报警。

4.根据权利要求1所述的质量检测装置，其特征在于，所述汇聚节点周期性地对簇头节点进行检测，判断所述簇头节点是否有能力继续担任簇头节点，当判断结果为所述簇头节点无能力继续担任簇头节点时，则从其所在的簇内选择一个未担任过簇头节点的传感器节点作为一个新的簇头节点，其中，所述的判断簇头节点是否有能力继续担任簇头节点的判断方法是：

当时，和/或，时，则簇头节点P无能力继续担任簇头节点，反之，簇头节点P可继续担任簇头节点，其中，M为所述簇头节点P所在簇的簇内传感器节点的个数，E_now(m)为在本轮数据传输中，传感器节点m消耗的能量值，E_now(P)为在本轮数据传输中，簇头节点P消耗的能量值，N为所述无线传感器网络中簇头节点的个数，E为本轮数据传输中，该无线传感器网络消耗的总的能量值，E_res(P)为簇头节点P的当前剩余能量值，为簇头节点P所在簇的平均剩余能量值，