[發明專利]木構件健康監測系統及方法

有效

• 申請號: 201810133502.X
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108267510B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 吳寅;楊焜;劉云飛
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王文紅

本發明提供一種木構件健康監測系統及方法，涉及木構件監測技術領域，系統包括多個無線聲發射傳感器節點及控制終端，節點包括：聲發射傳感器、第一微控制器；聲發射傳感器采集木構件的聲發射信號；第一微控制器根據聲發射信號進行參數提取，得到聲發射特征參數，并通過差分壓縮算法對聲發射特征參數處理后，發送至控制終端，以得到木構件的健康檢測結果。本發明基于無線聲發射傳感器網絡的多個監測節點，實時、準確地監測木構件的健康狀況，克服了現有技術中監測系統安裝和維護成本高、擴展性差的問題，通過差分壓縮算法，有效降低無線聲發射傳感器節點的功耗，延長鋰電池使用壽命，減少數據傳輸時間，并且緩解控制終端的數據壓力。

技術領域

本發明涉及木構件監測技術領域，尤其是涉及一種木構件健康監測系統及方法。

背景技術

目前結構健康監測技術已廣泛應用于橋梁、大壩、大型復雜建筑結構等土木工程領域。對于我國以及世界范圍內的廣泛需要進行保護和維修的古建筑來說，該技術的應用和推廣將具有不可估量的文化意義和經濟價值。

通常而言，古建筑結構健康監測系統的組成與一般意義上的結構健康監測系統基本一致，但同時又具有其自身的特點：一、監測系統的布設對結構本體擾動小，即監測系統的安裝和使用不能對古建筑結構本身的安全形成隱患。二、監測系統的布設不影響古建筑的美觀，即在進行監測系統設計時，要考慮設備、線路等的合理布置方式，也可采用其他不影響建筑結構的裝飾手段，盡量使監測設備隱蔽。三、所測數據可靠性強，即監測系統的耐久性、可靠性及抗干擾性強，可在惡劣的環境條件中工作，測量精度始終滿足需要。四、方便施工并易于拆卸及更換，監測系統的安裝與實施具有可操作性，對古建筑施加的任何技術行為均需具有可逆性。

隨著近年來無線通信技術和微電子機械技術的發展，基于無線傳感器網絡的結構健康監測得到了廣泛的關注。然而在現有的基于無線傳感器網絡的監測系統中，采用的都是與常規結構健康監測系統基本相同的傳感器及系統結構，并未針對木構古建的特點專門改進，而且最廣泛使用的光纖光柵傳感器，雖然具有穩定可靠的優點，但是不足也很明顯：需要大量的導線連接，造價相對較高；較為脆弱，一旦導線破壞將導致傳感器退出工作；安裝工作量大，維護費用高等。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種木構件健康監測系統及方法，基于無線聲發射傳感器網絡的多個監測節點，實時、準確地監測木構件的健康狀況，并且克服了現有技術中監測系統安裝和維護成本高、擴展性差的問題，此外，通過差分壓縮算法，可以有效降低所述無線聲發射傳感器節點的功耗，延長鋰電池使用壽命，減少數據傳輸時間，并且緩解了所述控制終端的數據壓力。

第一方面，本發明實施例提供了一種木構件健康監測系統，包括：部署于木結構建筑木構件上的多個無線聲發射傳感器節點及控制終端；

無線聲發射傳感器節點包括：聲發射傳感器、第一微控制器；

聲發射傳感器采集木構件的聲發射信號，并將聲發射信號發送至第一微控制器；

第一微控制器根據聲發射信號進行參數提取，得到聲發射特征參數，并通過差分壓縮算法對聲發射特征參數處理后，發送至控制終端；

控制終端根據處理后的聲發射特征參數，得到木構件的健康檢測結果。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，無線聲發射傳感器節點還包括：數據采集模塊；

數據采集模塊分別與聲發射傳感器及第一微控制器連接；

數據采集模塊，對聲發射傳感器所檢測的木構件的聲發射信號進行高速采集，將采集后的信號發送至第一微控制器。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，無線聲發射傳感器節點還包括：前置放大器、濾波器；

前置放大器分別與聲發射傳感器及濾波器連接；