發(fā)布時(shí)間：2017-07-01 15:23

  本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橋梁振動(dòng)檢測系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,橋梁在國民生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著越來越重要的作用,橋梁結(jié)構(gòu)的安全性問題也因多次重大事故的發(fā)生引起了人們足夠的關(guān)注和重視。橋梁振動(dòng)檢測是一種有效的橋梁結(jié)構(gòu)損傷探測手段,能夠檢測出橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全狀況。目前,橋梁振動(dòng)檢測主要是以有線檢測為主,傳統(tǒng)的有線檢測存在布線復(fù)雜、成本高、電纜易于磨損以及可維護(hù)性差等缺點(diǎn),而目前新興的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠有效地解決這一系列問題,其具有尺寸小、成本低廉、布置靈活、可靠性高,以及安裝靈活方便等優(yōu)點(diǎn),是橋梁安全檢測的最佳解決方案。本文針對(duì)目前橋梁振動(dòng)檢測中存在的一系列問題,提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的橋梁振動(dòng)無線檢測方案,并結(jié)合橋梁實(shí)際應(yīng)用背景,開發(fā)了一套便攜式橋梁振動(dòng)無線檢測系統(tǒng)。本文在對(duì)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橋梁振動(dòng)檢測系統(tǒng)研究過程中,首先是在現(xiàn)有短距離無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了一種基于ZigBee技術(shù)的無線通信方案,并根據(jù)其支持的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式,確定采用具有實(shí)時(shí)性好、可靠性高、功耗低,以及易于實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的總體技術(shù)方案、系統(tǒng)檢測密度與檢測物理范圍擴(kuò)展應(yīng)用方案,以及單個(gè)節(jié)點(diǎn)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案,并明確了系統(tǒng)的總體技術(shù)指標(biāo)。在確定研究方案的基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)所要實(shí)現(xiàn)的功能,對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與關(guān)鍵元器件選型設(shè)計(jì)。在對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí),首先是在現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)的工作特點(diǎn),提出了一種新的節(jié)點(diǎn)節(jié)能技術(shù),建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其節(jié)能狀況進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析。為使系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定可靠地工作,在前端抗混疊濾波設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,在數(shù)字信號(hào)處理端,以巴特沃斯模擬低通濾波器為原型,設(shè)計(jì)一種IIR數(shù)字低通濾波器,并通過仿真分析了所設(shè)計(jì)的濾波器的濾波效果。在節(jié)點(diǎn)節(jié)能研究和數(shù)字低通濾波器的基礎(chǔ)上,分別對(duì)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)、基站以及終端數(shù)據(jù)顯示界面等功能實(shí)現(xiàn)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。為驗(yàn)證所研究系統(tǒng)的工作性能,最后對(duì)研制出的單個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了振動(dòng)信號(hào)采集與傳輸可靠性實(shí)驗(yàn)、數(shù)字低通濾波器濾波性能實(shí)驗(yàn)、節(jié)點(diǎn)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)以及系統(tǒng)聯(lián)合工作測試四個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示,研究的系統(tǒng)采集與傳輸可靠性高、濾波效果好,系統(tǒng)聯(lián)合工作穩(wěn)定,同步性好,節(jié)點(diǎn)的主要工作性能指標(biāo)參數(shù)滿足JJG233-2008標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)規(guī)定。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 橋梁 振動(dòng) 無線檢測 ZigBee 節(jié)能技術(shù) 數(shù)字低通濾波器
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U446;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述11-15
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念11-12
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)12-14
• 1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)14-15
• 1.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用15
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于橋梁振動(dòng)檢測現(xiàn)狀分析15-19
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀分析15-18
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析18-19
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 2 系統(tǒng)總體技術(shù)方案研究21-32
• 2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)的確定與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-26
• 2.1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)的確定21-23
• 2.1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-26
• 2.2 系統(tǒng)總體技術(shù)方案的確定26-29
• 2.3 節(jié)點(diǎn)技術(shù)方案的確定29-31
• 2.4 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的確定31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)32-53
• 3.1 節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)的組成32-33
• 3.2 三軸向振動(dòng)加速度傳感器測量電路設(shè)計(jì)33-43
• 3.2.1 振動(dòng)加速度傳感器的選擇33-35
• 3.2.2 ICS3022型MEMS加速度傳感器的工作原理35-36
• 3.2.3 ICS3022型MEMS加速度傳感器調(diào)理電路設(shè)計(jì)36-42
• 3.2.4 單軸向振動(dòng)加速度傳感器的整體電路設(shè)計(jì)42-43
• 3.3 無線收發(fā)器硬件設(shè)計(jì)43-49
• 3.3.1 無線收發(fā)器電路設(shè)計(jì)43-45
• 3.3.2 LT8900無線收發(fā)芯片性能分析45-46
• 3.3.3 LDT343微處理芯片性能分析46-47
• 3.3.4 LT8900無線收發(fā)芯片與LDT343微處理芯片間數(shù)據(jù)通信接口設(shè)計(jì)47-49
• 3.4 編程接口電路設(shè)計(jì)49-50
• 3.5 電源電路設(shè)計(jì)50-51
• 3.6 節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-78
• 4.1 節(jié)點(diǎn)軟件節(jié)能技術(shù)研究53-64
• 4.1.1 節(jié)點(diǎn)軟件節(jié)能技術(shù)研究的意義53-54
• 4.1.2 動(dòng)態(tài)能量管理的提出54-58
• 4.1.3 基于改進(jìn)后動(dòng)態(tài)能量管理的節(jié)點(diǎn)節(jié)能模型建立58-60
• 4.1.4 節(jié)點(diǎn)節(jié)能仿真分析60-64
• 4.2 數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)64-72
• 4.2.1 濾波器的種類與特點(diǎn)分析65-66
• 4.2.2 IIR數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)方法比較66-69
• 4.2.3 巴特沃斯數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)69-71
• 4.2.4 巴特沃斯數(shù)字低通濾波器仿真分析71-72
• 4.3 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)72-73
• 4.4 基站軟件設(shè)計(jì)73-74
• 4.5 數(shù)據(jù)終端軟件設(shè)計(jì)74-76
• 4.6 系統(tǒng)軟件工作流程設(shè)計(jì)76-77
• 4.7 本章小結(jié)77-78
• 5 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析78-90
• 5.1 系統(tǒng)構(gòu)成78-79
• 5.2 振動(dòng)信號(hào)的離散傅立葉變換(DFT)79-80
• 5.3 系統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)采集與傳輸可靠性實(shí)驗(yàn)80-82
• 5.4 數(shù)字低通濾波器濾波性能實(shí)驗(yàn)82-84
• 5.5 節(jié)點(diǎn)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)84-88
• 5.5.1 節(jié)點(diǎn)頻率響應(yīng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)85-86
• 5.5.2 節(jié)點(diǎn)靈敏度標(biāo)定實(shí)驗(yàn)86-87
• 5.5.3 節(jié)點(diǎn)幅值線性度標(biāo)定實(shí)驗(yàn)87-88
• 5.6 系統(tǒng)聯(lián)合工作測試88-89
• 5.7 本章小結(jié)89-90
• 6 總結(jié)與展望90-93
• 6.1 論文總結(jié)90-91
• 6.2 展望91-93
• 7 參考文獻(xiàn)93-99
• 8 攻讀碩士期間發(fā)表的論文99

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 郭海麗;王紫婷;;基于Matlab/Simulink的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電氣應(yīng)用;2008年01期

3 周耀輝;王蕓波;朱維新;張玉仲;武煥舟;;IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2010年09期

4 李愛群,繆長青,李兆霞,韓曉林,吳勝東,吉林,楊玉冬;潤揚(yáng)長江大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年05期

5 鐵志杰;21世紀(jì)橋梁管理的無損檢測[J];國外橋梁;1999年04期

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10 董賢勇;油田無線通訊系統(tǒng)應(yīng)用及故障分析[J];儀器儀表與分析監(jiān)測;2003年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橋梁振動(dòng)檢測系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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