[发明专利]无源传感器网络的建筑受力平衡监测系统

说明书

无源传感器网络的建筑受力平衡监测系统，属于信息技术领域，为了解决建筑受力监测中，压力传感器更为容易充电的问题，包括布设到建筑物的同一建筑面内或者布设在桥梁的支撑面内的若干节点，节点主要由压力传感器模块、射频信号采集模块、网络模块组成，压力感应模块的感应面采集建筑物压力信息并传输到压力传感器模块，压力传感器模块接收射频信号采集模块提供的电能，并对压力信息转换成数据，能通过网络模块上传到网络，效果是压力传感器更为容易充电。

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及一种基于无源传感器网络的建筑物受力平衡实时监测系统。

背景技术

在建筑物安全检测方面，国内最初常用的X射线法、涡流法、光学诊断法等，是通过对局部建筑物的检测来判断整体建筑物的安全状况，但是这种检测方法存在很大的缺点。随着信息技术的发展，后来有人使用光纤通讯技术来对远程的建筑物进行检测。但是这种方法的使用区域和性能都有限制。在之后人们开始使用无线传感器来对桥结构进行安装布设，检测其健康情况。但是在整个桥结构中都布设传感器，如果桥结构比较小还可以，但是桥结构很大的话，需要布设的传感器数量是大量的。现在有很多的研究者将无线传感器应用到建筑物中，来定时检测建筑物的信息，相比之前的一些方法，提高了数据的准确性和整体性能。但是传统的无线传感器是电池进行供电，一旦传感器电池没有电量之后，传感器网络则无法进行工作。并且在后期的电池更换过程中需要消耗大量的人力物力，大量的电池更换也会造成环境的浪费，长时间的更换也造成大量的资金浪费。

发明内容

为了解决建筑受力监测中，压力传感器更为容易充电的问题，本发明提出使得其接收射频信号采集模块提供的电能，通过射频对压力传感器充电，无需进行电池更换，供电更为方便，为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种无源传感器网络的建筑受力平衡监测系统，包括布设到建筑物的同一建筑面内或者布设在桥梁的支撑面内的若干节点，节点主要由压力传感器模块、射频信号采集模块、网络模块组成，压力感应模块的感应面采集建筑物压力信息并传输到压力传感器模块，压力传感器模块接收射频信号采集模块提供的电能，并对压力信息转换成数据，能通过网络模块上传到网络，射频信号采集模块电容量小于设定阈值，则压力传感器模块进入睡眠状态，此时由射频信号采集模块进行射频信号采集并转化成电能，当电能存量达到一个高的设定阈值，则压力传感器模块由睡眠状态转换成活跃状态并能够进行数据采集或传输。

进一步的，所述的节点，其具有卵石形的外壳，各模块位于外壳内，且压力感应模块的感应面是卵石外壳的部分或全部的顶部面，压力感应模块与压力传感器模块通过数据传输杆连接并进行信号传递。

进一步的，其执行节点之间的数据传输的时间同步方法，使得相邻两节点间同步唤醒，能够在两个相邻节点间传输数据，两个相邻节点间使用角色转换方法进行数据的传输。

有益效果：本发明将具有无源压力传感器的压力监测系统做成“智能卵石”(外壳为卵石形状)，嵌在建筑物中，对楼房建筑、桥梁建筑中各个建筑物支撑界面的受力实时监测，系统能够在建筑物出现某一区域的受力严重超出其受力范围时立即发出报警，并给出预警指示灯闪烁发出警告。实现了对建筑物的主要支撑界面进行实时的监测其受力的同时，减少了传感器的电池能源的浪费，有效的提高建筑物的质量安全。且对监测区域可进行全天候无盲点的监测。克服了现有传感器在建筑物中使用的限制。

附图说明

图1是无源传感器网络的建筑受力平衡监测系统的结构示意图；

图2是超帧调整示意图，其中(a)是子节点的充电速率大于父节点时的帧调整，(b)是是子节点的充电速率小于父节点时的帧调整；

图3是超帧扩展示意图；

图4是超帧缩减示意图；

图5是角色转换机制示意图，其中(a)是数据传输图，(b)是由节点在连续工作周期中执行的角色切换图；