[發明專利]大跨度橋梁健康狀態監測裝置

在審

• 申請號: 201811327056.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109168199A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 鄭東啟;王保周;王勝軍;趙西彥;杜開放;王在星;陳先鋒;辛萬超;吳燕;鄭鳳君
• 申請（專利權）人: 鄭東啟;王保周;王勝軍;趙西彥;杜開放;王在星;陳先鋒;辛萬超;吳燕;鄭鳳君
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W40/10;H04W40/02;H04L29/08;G08C17/02;G01D21/02
• 代理公司: 北京華識知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 劉艷玲

1.大跨度橋梁健康狀態監測裝置，其特征是，包括橋梁健康監測子系統、云存儲器和遠程監測中心；所述橋梁健康監測子系統包括由匯聚節點和多個傳感器節點構成的無線傳感器網絡，傳感器節點對大跨度橋梁各危險部位進行監測感知，匯聚節點匯聚各傳感器節點采集的大跨度橋梁危險部位數據并將匯聚的數據發送至云存儲器；所述遠程監測中心從云存儲器中獲取大跨度橋梁危險部位感知數據，并對大跨度橋梁危險部位感知數據進行分析和處理；將監測區域劃分多個虛擬網格，并從每個虛擬網格中選取與虛擬網格中心點最近的傳感器節點作為簇頭節點；網絡初始時，傳感器節點基于選取出的簇頭節點進行分簇，每個傳感器節點選取最近的簇頭節點加入；大跨度橋梁危險部位數據傳輸階段，簇頭節點收集簇內各傳感器節點采集的大跨度橋梁危險部位數據，并將收集的大跨度橋梁危險部位數據傳輸至匯聚節點；簇頭節點將收集的大跨度橋梁危險部位數據傳輸至匯聚節點，包括：

(1)簇頭節點按照設定的周期根據當前剩余能量周期性地調節自己的通信距離；

(2)簇頭節點根據調節的通信距離判斷自身是否滿足直接通信條件，若簇頭節點滿足直接通信條件，簇頭節點與匯聚節點直接通信，將收集的大跨度橋梁危險部位數據直接傳輸至匯聚節點；若不滿直接通信條件，簇頭節點與匯聚節點間接通信，將收集的大跨度橋梁危險部位數據經過多跳傳輸的方式發送至匯聚節點，其中簇頭節點在距離匯聚節點更近的其他簇頭節點中選擇最近的簇頭節點作為下一跳節點，將收集的大跨度橋梁危險部位數據發送至該下一跳節點；所述直接通信條件為：

式中，D(i,S)為簇頭節點i到匯聚節點的距離，L_i為簇頭節點i的當前通信距離，為與簇頭節點i距離最近的簇頭節點，為與簇頭節點i距離次近的簇頭節點，為所述最近的簇頭節點到匯聚節點的距離，為所述次近的簇頭節點到匯聚節點的距離；為判斷取值函數，當時，當時，。

2.根據權利要求1所述的大跨度橋梁健康狀態監測裝置，其特征是，所述大跨度橋梁危險部位感知數據包括大跨度橋梁危險部位的應力數據、加速度數據、位移數據。

3.根據權利要求1或2所述的大跨度橋梁健康狀態監測裝置，其特征是，所述遠程監測中心包括數據處理模塊和結果顯示模塊，該數據處理模塊將收到的大跨度橋梁危險部位感知數據與對應設定的安全閾值進行比較，輸出比較結果，并由結果顯示模塊進行比較結果顯示。

4.根據權利要求1所述的大跨度橋梁健康狀態監測裝置，其特征是，各簇頭節點可在[L_min,L_max]的范圍內調節自身的通信距離，其中L_min為簇頭節點可調節的最小通信距離，L_max為簇頭節點可調節的最大通信距離，初始時各簇頭節點的通信距離調節為L_min。

5.根據權利要求4所述的大跨度橋梁健康狀態監測裝置，其特征是，簇頭節點按照設定的周期根據當前剩余能量周期性地調節自己的通信距離，具體為：

(1)簇頭節點按照設定的周期周期性地按照下列公式計算通信距離閾值：

式中，L_i(t)為簇頭節點i在第t個周期設定的通信距離閾值，E_i(t)為簇頭節點i在第t個周期計算通信距離閾值時的當前剩余能量，E_i0為簇頭節點i的初始能量，y為預設的調節因子，y的取值范圍為(1,1.2]；

(2)設簇頭節點i與其簇內傳感器節點的最遠距離為若簇頭節點將自己的通信距離調節為L_i(t)；若簇頭節點將自己的通信距離調節為并不再周期性地調節自己的通信距離。

6.根據權利要求4或5所述的大跨度橋梁健康狀態監測裝置，其特征是，當簇頭節點的剩余能量低于預設的能量下限時，簇頭節點在其簇內的傳感器節點中選擇新簇頭節點。