[發明專利]用于水利水電工程的拱壩智能實時監控系統

有效

• 申請號: 201811211535.8
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109269632B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 東莞綠邦智能科技有限公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G05B19/042;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.用于水利水電工程的拱壩智能實時監控系統，其特征是，包括振動監測無線傳感器網絡、存儲設備和數據分析中心；所述的振動監測無線傳感器網絡用于采集拱壩重要位置的振動數據；所述振動監測無線傳感器網絡采集的振動數據傳輸到所述數據分析中心和存儲設備，所述存儲設備被配置為存儲所述振動數據；所述數據分析中心對所述振動數據進行處理，得到不同位置處的振動位移曲線，通過對所述振動位移曲線的分析，實現對所述拱壩的監測；所述振動監測無線傳感器網絡包括部署于監測區域內的單個匯聚節點、四個中繼節點和多個傳感器節點，其中傳感器節點具體設置在拱壩各重要位置，四個中繼節點與匯聚節點之間的距離相同，并能與匯聚節點直接通信；傳感器節點根據當前剩余能量調節自身的通信距離，當與距離最近的中繼節點的距離小于該通信距離時，傳感器節點與該距離最近的中繼節點直接通信，否則傳感器節點在其鄰居節點中選擇下一跳，與該下一跳進行直接通信，所述的鄰居節點為位于傳感器節點通信范圍內的其他傳感器節點；中繼節點接收傳感器節點發送的振動數據，并將接收的振動數據發送至匯聚節點，進而由匯聚節點將振動數據發送至存儲設備和數據分析中心；傳感器節點在其鄰居節點中選擇下一跳，具體為：傳感器節點確定其各個鄰居節點的通信權值，并選擇通信權值最大的鄰居節點作為下一跳；

其中通信權值按照下列公式計算：

式中，G_ij表示傳感器節點i的第j個鄰居節點的通信權值，D_jt為所述第j個鄰居節點與第t個中繼節點的距離，D_it為傳感器節點i與第t個中繼節點的距離，H_j為所述第j個鄰居節點的當前通信距離，H_min為傳感器節點可調節的最小通信距離，H_max為傳感器節點可調節的最大通信距離，s₁、s₂為預設的權重系數；

各中繼節點具有移動功能，匯聚節點定期收集各中繼節點以及各傳感器節點的能量信息，并根據能量信息計算中繼節點及與其直接通信的傳感器節點的能量密度；其中，中繼節點a的能量密度按照下列公式計算：

式中，L_a為中繼節點a的能量密度，W_ab為與中繼節點a直接通信的第b個傳感器節點的當前剩余能量，n_a為與中繼節點a直接通信的傳感器節點個數，H_a為所述中繼節點a的通信距離；

傳感器節點的能量密度按照下列公式計算：

式中，L_ab為與中繼節點a直接通信的第b個傳感器節點的能量密度，W_bc為所述第b個傳感器節點的第c個鄰居節點的當前剩余能量，n_b為所述第b個傳感器節點的鄰居節點個數，H_b為所述第b個傳感器節點的通信距離；

當任意中繼節點a的能量密度小于與其直接通信的傳感器節點的平均能量密度時，匯聚節點計算與中繼節點a直接通信的所有傳感器節點的平均剩余能量，在與中繼節點a直接通信的傳感器節點中，將當前剩余能量大于該平均剩余能量的傳感器節點作為基準節點，計算所有基準節點的重心位置，并向中繼節點a發送移動指令，所述的移動指令包括所述重心位置的信息，所述中繼節點a接收到所述移動指令后移動至該重心位置；

其中，以匯聚節點為原點，設與中繼節點a直接通信的第c個基準節點的位置坐標為(x_ak,y_ak,z_ak)，則與中繼節點a直接通信的所有基準節點的重心位置的計算公式為：

式中，O_a為與中繼節點a直接通信的所有基準節點的重心位置，q_a為與中繼節點a直接通信的基準節點的個數。

2.根據權利要求1所述的用于水利水電工程的拱壩智能實時監控系統，其特征是，所述重要位置包括拱壩壩段、施工橫縫、表孔、中孔、頂拱、拱冠梁、1/4頂拱軸線位置梁和3/4頂拱軸線位置梁。

3.根據權利要求2所述的用于水利水電工程的拱壩智能實時監控系統，其特征是，所述重要位置還包括在所述頂拱的1/8軸線位置、3/8軸線位置、5/8軸線位置和7/8軸線位置相應拱壩壩段中心點的下游壩面。