[發明專利]一種可擴展分布式蜂窩狀柔性傳感器網絡

在審

• 申請號: 201811148306.6
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109275203A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 蔡國強;趙佳慶;潘越;郝強;梁柯欣
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W4/42;G01N29/04
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開了一種可擴展分布式蜂窩狀柔性傳感器網絡，所述傳感器網絡借鑒微納米加工工藝構造，以可延展聚合物為承載層，在柔性基體層上以正六邊形蜂窩狀布置傳感器網絡，形成一種緊密集成的類人體神經網絡的分布式多功能蜂窩狀柔性傳感器網絡，在其網絡節點的內嵌微控制器具有處理功能，將其固定在列車結構表面上，用于基于Lamb波的列車結構損傷監測和診斷。所述傳感器網絡的承載層質輕、柔軟，可很好的附在任意3D形狀的結構上，且覆蓋面積大，布局和安裝更容易。該傳感器網絡監測范圍更大，并能夠提高損傷判別的精準性，在極端工作環境下具有穩定性，對列車復雜結構具有高適應性。

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡領域，具體涉及一種可擴展分布式蜂窩狀柔性傳感器網絡。

背景技術

傳感器網絡是由大量微小傳感器節點通過自組織方式構成的能根據環境自主完成指定任務的分布式智能化網絡系統，其中傳感器部署在作用區域內且具有無線通信與計算能力。傳感器網絡的節點間距離很小，通常采用多跳(multi-hop)的無線通信方式進行通信。

傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，通過各類集成化的微型傳感器共同協作，能夠實時智能監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。

在結構健康監測中,傳感器的布置是首先要面對的基本科學問題。因為無論是采用動力指紋分析方法、模態修正與系統識別方法、還是神經網絡方法等全局損傷診斷方法中的哪種，都需要結構的固有頻率和模態等信息,需要通過安裝較多的加速度傳感器來采集結構的振動信號。因此傳感器的布置方式對結構健康監測的結果會有一定的影響。

不同類型的傳感器、傳感器數量以及傳感器網絡的布置方式，對結構健康監測的監測范圍不同，結果精度不同，能適應的工作條件也不同。

對于列車或軌道不同部位的結構損傷和相關的檢測技術，國內外也有較多的研究和應用，大多是基于橢圓定位技術的三點或四點損傷定位，但由于高速列車關鍵部位結構復雜，傳感器工作環境相對比較惡劣，其不能很好地克服環境噪聲、測量誤差、時間延遲計算方法誤差等因素，會給定位帶來誤差。尤其是當損傷在激勵元件和傳感元件的連線附近或者連線上時，時間延遲比較小，此時微小的時間延遲會由于環境噪聲、測量誤差、時間延遲計算誤差等因素變得不可測，也就不能得到真實損傷位置的信息。

因此，現有技術中的傳感器網絡無法克服因工作環境或時間延遲等因素帶來的問題，同時對于損傷判別的精準度等也無法保證。

發明內容

本發明的目的是提供一種可擴展分布式蜂窩狀柔性傳感器網絡，以解決針對高速列車關鍵部位的結構損傷智能監測時，傳感器網絡損傷定位技術不能克服環境噪聲、測量誤差、時間延遲計算方法誤差等因素的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：

一種可擴展分布式蜂窩狀柔性傳感器網絡，包括承載層和布置在承載層上的傳感器，

所述承載層，采用納米光刻方法對可延展聚合物進行加工而成；

所述傳感器，以六點式正六邊形布置在所述承載層上。

優選地，所述可延展聚合物為聚酰亞胺薄膜。

優選地，所述傳感器為壓電傳感器。

優選地，在所述壓電傳感器的節點采用嵌入式系統內嵌有微處理器。

優選地，所述傳感器網絡用于被固定在列車的待檢測部位，

其中，所述待檢測部位包括列車車體、列車轉向架、列車車鉤和牽引桿。本發明的有益效果如下：