本文選題：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測 + 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)　； 參考：《沈陽建筑大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：當(dāng)前,我國處于大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時期,混凝土結(jié)構(gòu)作為應(yīng)用最普遍的一種結(jié)構(gòu)形式,被廣泛的應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)的建設(shè)中。在其漫長的服役過程中,不可避免地產(chǎn)生材料老化及損傷現(xiàn)象,從而降低結(jié)構(gòu)的可靠性,因此,結(jié)構(gòu)安全問題一直受到廣泛的關(guān)注。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)作為一種保障結(jié)構(gòu)安全的有效手段,已經(jīng)成為土木工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。其中,基于壓電材料的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)經(jīng)過眾多學(xué)者的研究,取得了初步的成果。然而,由于信號傳輸成本高并且缺乏配套監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)而未能廣泛地應(yīng)用到實(shí)際工程中�；谏鲜霰尘�,本文的主要目標(biāo)為利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),結(jié)合基于壓電陶瓷的混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù),研發(fā)了一套基于無線智能骨料的混凝土健康監(jiān)測系統(tǒng),以滿足實(shí)際工程監(jiān)測的需要。本文的主要工作包括：(1)總結(jié)了基于壓電陶瓷健康監(jiān)測技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的優(yōu)勢和不足,并針對現(xiàn)存問題提出了本文研究的主要目標(biāo)、內(nèi)容和方法。(2)以壓電智能骨料為傳感器,通過相關(guān)無線射頻模塊、采樣模塊、電源模塊、電荷放大器的開發(fā),制成了無線智能骨料健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。可實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測點(diǎn)信息的采集并將采集到的信號無線發(fā)射到網(wǎng)關(guān),構(gòu)成了系統(tǒng)的最基本單元。(3)以壓電波動法為理論基礎(chǔ),開發(fā)了可實(shí)時對混凝土裂縫進(jìn)行監(jiān)測的主動監(jiān)測模塊和對混凝土結(jié)構(gòu)動態(tài)荷載的進(jìn)行監(jiān)測的被動監(jiān)測模塊。通過混凝土梁的裂縫損傷試驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)主動監(jiān)測模塊的可靠性與穩(wěn)定性。通過鋼筋混凝土T梁橋試件主梁在撞擊荷載作用時的內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測試驗(yàn)和車輛動態(tài)重量監(jiān)測試驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)被動監(jiān)測模塊的可靠性與穩(wěn)定性。(4)以Zigbee802.15.4協(xié)議為數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),以Beedata軟件為核心平臺對各監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行匯總,形成一套由筆記本電腦和無線智能骨料健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)為核心的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)�？蓪�(shí)現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫、應(yīng)力等物理量的實(shí)時在線的遠(yuǎn)程監(jiān)測。該系統(tǒng)已經(jīng)在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實(shí)際工程取得應(yīng)用,驗(yàn)證了該系統(tǒng)地有效性。
[Abstract]:At present, China is in the period of large-scale infrastructure construction, concrete structure as the most common form of structure, is widely used in the construction of all kinds of engineering structures. In the long service process, material aging and damage will inevitably occur, thus reducing the reliability of the structure. Therefore, structural safety has been widely concerned. As an effective means to ensure structural safety, structural health monitoring technology has become one of the hotspots in the field of civil engineering. Among them, the structure health monitoring technology based on piezoelectric materials has been studied by many scholars, and some preliminary results have been obtained. However, because of the high cost of signal transmission and the lack of development of supporting monitoring system, it can not be widely used in practical engineering. Based on the above background, the main goal of this paper is to develop a concrete health monitoring system based on wireless intelligent aggregate, which is based on wireless sensor network technology and piezoelectric ceramic based concrete structure health monitoring technology. To meet the needs of actual engineering monitoring. The main work of this paper includes: (1) the advantages and disadvantages of the application of piezoelectric ceramic health monitoring technology in concrete structures are summarized, and the main objectives of this paper are put forward in view of the existing problems. Content and method. Using piezoelectric intelligent aggregate as sensor, wireless intelligent aggregate health monitoring node is made through the development of wireless radio frequency module, sampling module, power supply module and charge amplifier. It can collect the information of the monitoring point and transmit the collected signal wireless to the gateway, which constitutes the most basic unit of the system, which is based on the piezoelectric wave method. An active monitoring module for monitoring concrete cracks and a passive monitoring module for monitoring dynamic loads of concrete structures are developed. The reliability and stability of the active monitoring module are verified by crack damage test of concrete beam. Through the internal stress monitoring test and vehicle dynamic weight monitoring test of the main beam of reinforced concrete T-beam bridge under impact load, the reliability and stability of the passive monitoring module of the system are verified. (4) the Zigbee802.15.4 protocol is used as the data transmission network. Taking Beedata software as the core platform, the information of each monitoring node is summarized, and a set of structural health monitoring system with notebook computer and wireless intelligent aggregate health monitoring node as the core is formed. It can be used to monitor the cracks, stresses and other physical quantities of concrete structure in real time and on line. The system has been applied in the practical project of fan infrastructure health monitoring, and the effectiveness of the system has been verified.
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU317

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本文編號：1833791