[發明專利]一種市政橋梁狀態檢測裝置

有效

• 申請號: 201910042714.1
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109840366B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 應海容
• 申請（專利權）人: 溫州宏偉建設有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G01D21/02
• 代理公司: 北京華識知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 廖彬佳

1.一種市政橋梁狀態檢測裝置，其特征在于，包括：市政橋梁檢測模塊、橋梁狀態分析模塊和管理終端；

所述市政橋梁檢測模塊，用于采集橋梁狀態數據并發送到所述橋梁狀態分析模塊；

所述橋梁狀態分析模塊，用于對接收到的數據進行分析和處理，判斷所述橋梁是否存在安全隱患，并發送判斷結果至所述管理終端；

所述管理終端接收并存儲所述判斷結果，并當所述判斷結果顯示所述橋梁存在安全隱患時進行報警；

所述市政橋梁檢測模塊包括多個監測節點和匯聚節點，所述監測節點和匯聚節點通過自組織方式構建分簇無線傳感器網絡結構，所述監測節點用于對處于監測區域的所述橋梁進行監測感知，并將感知到的橋梁狀態數據發送至所述匯聚節點，所述匯聚節點匯聚各個監測節點發送的橋梁狀態數據，進行處理后轉發至所述橋梁狀態分析模塊；

所述監測節點和匯聚節點通過自組織方式構建分簇無線傳感器網絡結構，具體是：

(1)將所述監測區域隨機劃分成N個互不重合的監測子區域，并在各個監測子區域隨機撒布多個監測節點；

(2)分區完成后，所述匯聚節點以恒定的功率發送一個廣播信息，各個監測子區域內的監測節點接收到廣播信息后向匯聚節點傳回回復信息，所述回復信息包括：監測節點與匯聚節點的空間距離、監測節點與其所在監測子區域的剩余監測節點的空間距離、監測節點與匯聚節點之間的鏈路質量值、監測節點與其所在監測子區域的剩余監測節點之間的鏈路質量值；

(3)所述匯聚節點根據所述回復信息計算每一個監測子區域內所有監測節點當選為簇首的能力值，其中，監測節點當選為簇首的能力值的計算公式為：

式中，A_i為監測節點i在其所在的監測子區域內當選為簇首的能力值，d_i，B為監測節點i到匯聚節點B的空間距離，d_i，m為監測節點i到監測節點m之間的空間距離，監測節點m指的是與監測節點i在同一監測子區域的其他監測節點，M為該監測子區域內除去監測節點i后的剩余監測節點的個數，Q_i，B為監測節點i與匯聚節點B之間的鏈路質量值，Q_i，m為監測節點i與監測節點m之間的鏈路質量值，E_i0為監測節點i的初始能量值，RI為所述匯聚節點B發送的廣播信息的信號強度指示值，EI_i為匯聚節點B接收到的監測節點i的回復信息的信號強度指示值；θ₁、θ₂和θ₃為設定的權重系數，其滿足θ₁+θ₂+θ₃＝1；

(4)選取每一個監測子區域內能力值最大的監測節點作為相應監測子區域的簇首，未當選為簇首的監測節點作為簇成員節點加入到其所在監測子區域的簇首中，最終得到分簇無線傳感器網絡結構。

2.根據權利要求1所述的市政橋梁狀態檢測裝置，其特征在于，所述橋梁狀態數據包括橋梁各個部位的應力數據、加速度數據和位移數據。

3.根據權利要求1所述的市政橋梁狀態檢測裝置，其特征在于，在所述橋梁狀態分析模塊中，所述的對接收到的數據進行分析和處理，判斷所述橋梁是否存在安全隱患，具體是：將接收到的數據與對應設定的安全閾值進行比較，當超過設定的安全閾值時，則存在安全隱患。

4.根據權利要求1所述的市政橋梁狀態檢測裝置，其特征在于，所述管理終端包括報警器，所述報警器用于當判斷結果顯示存在安全隱患時進行報警。

5.根據權利要求1所述的市政橋梁狀態檢測裝置，其特征在于，所述匯聚節點還用于周期性地對擔任簇首的監測節點進行可靠性評估，當得到的可靠性評估系數低于設定的閾值時，則所述簇首從其所在的監測子區域內選擇一個未擔任過簇首的監測節點作為新的簇首，其中，簇首的可靠性評估系數的計算公式為：

式中，S_R為簇首R的可靠性評估系數，分別為簇首R的當前剩余能量、初始能量，d_R，B為簇首R與匯聚節點B之間的空間距離，d_R，k為簇首R與該簇首R的簇成員節點k之間的空間距離，K為簇首R的簇成員節點的個數，Q_T、Q_T′分別為人為設定的簇首與簇成員之間的標準鏈路質量值、簇首與匯聚節點之間的標準鏈路質量值，Q_R，k為簇首R與簇成員節點k之間的鏈路質量值，Q_R，B為簇首R與匯聚節點B之間的鏈路質量值，β₁、β₂為設定的權重調整系數。