專利名稱：振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑工程檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于極端環(huán)境動(dòng)荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，強(qiáng)風(fēng)、地震以及爆炸等極端環(huán)境往往會(huì)給人類社會(huì)帶來巨大的災(zāi)難，嚴(yán)重地危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。我國(guó)2008年汶川地震、2009年玉樹地震、2004年橫掃浙江的“云娜”超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)所造成的損失均是觸目驚心的。為更好地組織災(zāi)后救助和重建工作，對(duì)房屋建筑特別是醫(yī)院和學(xué)校等重要建筑進(jìn)行安全檢測(cè)評(píng)估是災(zāi)后需開展的重要工作內(nèi)容。專業(yè)人員借助于儀器設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是當(dāng)前獲取災(zāi)后結(jié)構(gòu)層間位移 (側(cè)移)及扭轉(zhuǎn)的主要手段。限于實(shí)際條件的制約，這種檢測(cè)手段的局限性在于
Φ現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的專業(yè)人員參與，并需要儀器設(shè)備的投入，對(duì)于受災(zāi)區(qū)域大量建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)將需要大量人力和物力的投入；檢測(cè)需一定的時(shí)間才能完成，難
以實(shí)現(xiàn)重要建筑的即時(shí)安全檢測(cè)評(píng)估；③災(zāi)后的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)是災(zāi)后結(jié)構(gòu)最
終的層間位移及扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)層間位移及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的時(shí)程履歷則無法獲取，因此也不能得到最大的層間位移及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)并確定災(zāi)害中結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件所經(jīng)歷最大損傷。與此同時(shí)，利用位移傳感器測(cè)量位移數(shù)據(jù)需靜止的參考點(diǎn)，而對(duì)動(dòng)荷載作用下的建筑物而言，很難獲得這樣靜止的參考點(diǎn)，因此也很難通過常用的動(dòng)態(tài)位移傳感器檢測(cè)手段對(duì)極端環(huán)境動(dòng)荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)?；谝陨系墓こ瘫尘埃瑸轫樌M(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)災(zāi)后的安全評(píng)估，提供災(zāi)后救助和重建工作所需的基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)有的技術(shù)和手段開發(fā)一種適用于極端環(huán)境動(dòng)荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的檢測(cè)系統(tǒng)迫在眉睫。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息技術(shù)于一體，因其廣闊的應(yīng)用前景而成為當(dāng)今世界上備受關(guān)注的、多學(xué)科高度交叉的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。我國(guó)對(duì)無線傳感器技術(shù)的研究起步較晚，在建筑行業(yè)上的應(yīng)用不多。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)用設(shè)備控制等方面，在建筑結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用則尚處于起步階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)層間位移及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的檢測(cè)中，通過測(cè)量技術(shù)和計(jì)算分析的有機(jī)結(jié)合，提供一種振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)，它主要由若干個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)數(shù)據(jù)處理終端組成；其中，所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、單片機(jī)處理器模塊、無線通信模塊及電源模塊組成；傳感器模塊、單片機(jī)處理器模塊、無線通信模塊分別與電源模塊相連，傳感器模塊、無線通信模塊分別與單片機(jī)處理模塊相連；數(shù)據(jù)處理終端由無線通信模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和電源模塊組成； 無線通信模塊、數(shù)據(jù)分析模塊分別與電源模塊相連；無線通信模塊與數(shù)據(jù)分析模塊相連。進(jìn)一步地，所述傳感器模塊包含三維加速度傳感器和三維角速度傳感器，單片機(jī)處理器由處理器、存儲(chǔ)器和A/D轉(zhuǎn)換器組成，存儲(chǔ)器和A/D轉(zhuǎn)換器分別與處理器相連，三維加速度傳感器和三維角速度傳感器分別與A/D轉(zhuǎn)換器相連。一種應(yīng)用上述無線檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的方法，包括以下步驟
(1)運(yùn)行振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理終端均進(jìn)行初始化；
(2)無線傳感器節(jié)點(diǎn)采集振動(dòng)信號(hào)并保存無線傳感器節(jié)點(diǎn)平時(shí)態(tài)為數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，僅對(duì)各自測(cè)點(diǎn)進(jìn)行加速度數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，但不保存和傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)任一無線傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)判斷有振動(dòng)發(fā)生，發(fā)送警告命令給其它無線傳感器節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)開始同步采集和保存數(shù)據(jù)， 三維加速度傳感器和三維角速度傳感器對(duì)加速度和角速度信號(hào)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；無線傳感器節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)是在兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)，三軸加速度中的任意一軸加速度是否發(fā)生超過設(shè)定閾值的變化；
(3)無線傳感器節(jié)點(diǎn)停止采集振動(dòng)信號(hào)并保存在數(shù)據(jù)采集過程中，如果節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)已結(jié)束，則向數(shù)據(jù)處理終端發(fā)送一條檢測(cè)結(jié)束的請(qǐng)求；當(dāng)數(shù)據(jù)處理終端確定結(jié)構(gòu)振動(dòng)結(jié)束， 發(fā)送命令給所有節(jié)點(diǎn)，要求節(jié)點(diǎn)停止數(shù)據(jù)采集和保存；無線傳感器節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是在連續(xù)半秒的數(shù)據(jù)采集時(shí)間段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)的三軸加速度傳感器中的三軸加速度均沒有發(fā)生超過設(shè)定閾值的變化；
(4)無線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理終端接收數(shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)處理終端接收到全部節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)束請(qǐng)求后，認(rèn)為結(jié)構(gòu)振動(dòng)停止，同時(shí)發(fā)送終止數(shù)據(jù)采集和保存的命令；隨后，無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收命令，停止數(shù)據(jù)采集和保存，并將記錄下的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端接收數(shù)據(jù)并保存數(shù)據(jù)；無線傳感器節(jié)點(diǎn)完成發(fā)送后進(jìn)入平時(shí)檢測(cè)狀態(tài)；
(5)數(shù)據(jù)處理終端處理數(shù)據(jù)無線傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量得到的三維角速度測(cè)量數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理終端進(jìn)行積分運(yùn)算，得到結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)時(shí)程；由此進(jìn)一步對(duì)各層測(cè)點(diǎn)的加速度反應(yīng)進(jìn)行局部坐標(biāo)系向整體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一所有加速度反應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系，使其具有方向可比性；對(duì)整體坐標(biāo)系下的加速度反應(yīng)進(jìn)行積分運(yùn)算得到各測(cè)點(diǎn)處的位移反應(yīng)，并由各層測(cè)點(diǎn)的位移反應(yīng)差計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的層間位移反應(yīng)。本發(fā)明的有益效果是
1、借助無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)低成本、自組織、低功耗的特點(diǎn)，構(gòu)建了一種適合極端環(huán)境動(dòng)荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)，在功能上做到真正意義上的零線路布置， 長(zhǎng)期全天候工作；
2、將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到結(jié)構(gòu)層間位移及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的檢測(cè)中，無需專業(yè)人員的參與就能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地得到極端環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)的層間位移及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，為結(jié)構(gòu)的災(zāi)害評(píng)估提供最原始的工程數(shù)據(jù)。
3、通過測(cè)量技術(shù)和計(jì)算分析的有機(jī)結(jié)合，根據(jù)建筑物的振動(dòng)特性，利用角速度傳感器和加速度器的共同工作，保證測(cè)量位移數(shù)據(jù)的同向性并獲得所需的層間位移反應(yīng)。4.無線傳感器節(jié)點(diǎn)以及數(shù)據(jù)處理終端布置位置為結(jié)構(gòu)樓層的表面，因此可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的快速無損安裝和拆卸。


圖1為振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理終端硬件結(jié)構(gòu)框圖； 圖4為本發(fā)明的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖； 圖5為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理終端的軟件流程圖； 圖6為本發(fā)明的數(shù)據(jù)分析模塊的軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。如圖1所述，本發(fā)明振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)主要由若干個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)數(shù)據(jù)處理終端組成。無線傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量測(cè)點(diǎn)處建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)的三維加速度和三維角速度，它不僅采集數(shù)據(jù)信號(hào)，而且還具有無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由功能。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離太遠(yuǎn)超過無線通信距離或某條網(wǎng)絡(luò)鏈接中斷時(shí)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)通過其它的節(jié)點(diǎn)自組織網(wǎng)絡(luò)，完成測(cè)量數(shù)據(jù)有效而可靠的傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端；數(shù)據(jù)處理終端是本系統(tǒng)的控制器，它不僅是接收測(cè)量的數(shù)據(jù)，而且當(dāng)振動(dòng)停止時(shí)，發(fā)送命令給所有節(jié)點(diǎn)停止保存數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理終端完成數(shù)據(jù)的融合處理和計(jì)算分析，最終得到在極端環(huán)境動(dòng)荷載作用下的建筑結(jié)構(gòu)的層間位移及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。如圖2所述，無線傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、單片機(jī)處理器模塊、無線通信模塊及電源模塊組成。傳感器模塊、單片機(jī)處理器模塊、無線通信模塊分別與電源模塊相連，傳感器模塊、無線通信模塊分別與單片機(jī)處理模塊相連。其中，傳感器模塊包含三維加速度傳感器和三維角速度傳感器，三維加速度傳感器和三維角速度傳感器分別與A/D轉(zhuǎn)換器相連， 具有加速度和角速度數(shù)據(jù)采集功能，由單片機(jī)處理模塊和無線通信模塊控制。通過采用三維加速度傳感器和三維角速度傳感器實(shí)現(xiàn)加速度和角速度數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)處理器模塊。單片機(jī)處理器由處理器、存儲(chǔ)器和A/D轉(zhuǎn)換器組成，存儲(chǔ)器和A/D轉(zhuǎn)換器分別與處理器相連，單片機(jī)處理器接收數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，處理器控制無線發(fā)射模塊，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。所有模塊要需要電源模塊供給電能。其中，三維加速度傳感器可以采用AD公司ADXX335型號(hào)的產(chǎn)品，角速度傳感器可以采用ST公司LRP530AL和LY530ALH型號(hào)的產(chǎn)品，處理器可以采用TI公司CCM30型號(hào)的產(chǎn)品，無線通信模塊可以采用TI公司推薦的2. 4GHz的PCB天線的產(chǎn)品，但均不限于此。電源模塊的輸出電壓為3. 3V和5V。如圖3所述，數(shù)據(jù)處理終端由無線通信模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、電源模塊組成。無線通信模塊、數(shù)據(jù)分析模塊分別與電源模塊相連；無線通信模塊與數(shù)據(jù)分析模塊相連。無線通信模塊接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理和計(jì)算分析，最終得到在極端環(huán)境動(dòng)荷載作用下的建筑結(jié)構(gòu)的層間位移及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。應(yīng)用本發(fā)明的無線檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的方法，包括以下步驟
1.運(yùn)行振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理終端均進(jìn)行初始化。2.無線傳感器節(jié)點(diǎn)采集振動(dòng)信號(hào)并保存
三維加速度傳感器和三維角速度傳感器對(duì)加速度和角速度信號(hào)的采集，將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。如圖4所述，節(jié)點(diǎn)經(jīng)過初始化后進(jìn)行模式選擇。節(jié)點(diǎn)平時(shí)態(tài)為數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，僅對(duì)各自測(cè)點(diǎn)進(jìn)行加速度數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，但不保存和傳輸數(shù)據(jù)。模式一是無線傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)判斷是否有振動(dòng)發(fā)生。如果有振動(dòng)發(fā)生則發(fā)送警告命令給其它無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 所有節(jié)點(diǎn)收到命令后開始同步采集和保存數(shù)據(jù)。模式二是無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收到其它節(jié)點(diǎn)的警告命令后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和保存。無線傳感器節(jié)點(diǎn)判斷發(fā)生振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)是，在兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)，三軸加速度中的任意一軸加速度是否發(fā)生超過設(shè)定閾值的變化。所述設(shè)定閾值為0.01go3.無線傳感器節(jié)點(diǎn)停止采集振動(dòng)信號(hào)并保存
如圖4所述，在數(shù)據(jù)采集過程中，如果節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)已結(jié)束，則向數(shù)據(jù)處理終端發(fā)送一條檢測(cè)結(jié)束的請(qǐng)求。當(dāng)數(shù)據(jù)處理終端確定結(jié)構(gòu)振動(dòng)結(jié)束，發(fā)送命令給所有節(jié)點(diǎn)，要求節(jié)點(diǎn)停止數(shù)據(jù)采集和保存。無線傳感器節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是，在連續(xù)半秒的數(shù)據(jù)采集時(shí)間段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)的三軸加速度傳感器中的三軸加速度均沒有發(fā)生超過設(shè)定閾值的變化。所述設(shè)定閾值為0. Olgo4.無線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理終端接收數(shù)據(jù)
如圖5所述，數(shù)據(jù)處理終端初始化之后需接收每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)束的請(qǐng)求。當(dāng)數(shù)據(jù)處理終端接收到全部節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)束請(qǐng)求后，認(rèn)為結(jié)構(gòu)振動(dòng)停止，同時(shí)發(fā)送終止數(shù)據(jù)采集和保存的命令。隨后，無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收命令，停止數(shù)據(jù)采集和保存，并將記錄下的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端接收數(shù)據(jù)并保存數(shù)據(jù)；無線傳感器節(jié)點(diǎn)完成發(fā)送后進(jìn)入平時(shí)檢測(cè)狀態(tài)。5.數(shù)據(jù)處理終端處理數(shù)據(jù)
無線傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量得到的三維角速度測(cè)量數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理終端進(jìn)行積分運(yùn)算，得到結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)時(shí)程；由此進(jìn)一步對(duì)各層測(cè)點(diǎn)的加速度反應(yīng)進(jìn)行局部坐標(biāo)系向整體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一所有加速度反應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系，使其具有方向可比性；對(duì)整體坐標(biāo)系下的加速度反應(yīng)進(jìn)行積分運(yùn)算得到各測(cè)點(diǎn)處的位移反應(yīng)，并由各層測(cè)點(diǎn)的位移反應(yīng)差計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的層間位移反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，它主要由若干個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)數(shù)據(jù)處理終端組成；其中，所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、單片機(jī)處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊等組成；傳感器模塊、單片機(jī)處理器模塊、無線通信模塊分別與電源模塊相連，傳感器模塊、無線通信模塊分別與單片機(jī)處理模塊相連；數(shù)據(jù)處理終端由無線通信模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和電源模塊等組成；無線通信模塊、數(shù)據(jù)分析模塊分別與電源模塊相連；無線通信模塊與數(shù)據(jù)分析模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述傳感器模塊包含三維加速度傳感器和三維角速度傳感器，單片機(jī)處理器由處理器、存儲(chǔ)器和A/D轉(zhuǎn)換器等組成，存儲(chǔ)器和A/D轉(zhuǎn)換器分別與處理器相連，三維加速度傳感器和三維角速度傳感器分別與A/D轉(zhuǎn)換器相連。
3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述無線檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的方法， 其特征在于，包括以下步驟(1)運(yùn)行振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理終端均進(jìn)行初始化；(2)無線傳感器節(jié)點(diǎn)采集振動(dòng)信號(hào)并保存無線傳感器節(jié)點(diǎn)平時(shí)態(tài)為數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，僅對(duì)各自測(cè)點(diǎn)進(jìn)行加速度數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，但不保存和傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)任一無線傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)判斷有振動(dòng)發(fā)生，發(fā)送警告命令給其它無線傳感器節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)開始同步采集和保存數(shù)據(jù)， 三維加速度傳感器和三維角速度傳感器對(duì)加速度和角速度信號(hào)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；無線傳感器節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)是在兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)，三軸加速度中的任意一軸加速度是否發(fā)生超過設(shè)定閾值的變化；(3)無線傳感器節(jié)點(diǎn)停止采集振動(dòng)信號(hào)并保存在數(shù)據(jù)采集過程中，如果節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)已結(jié)束，則向數(shù)據(jù)處理終端發(fā)送一條檢測(cè)結(jié)束的請(qǐng)求；當(dāng)數(shù)據(jù)處理終端確定結(jié)構(gòu)振動(dòng)結(jié)束， 發(fā)送命令給所有節(jié)點(diǎn)，要求節(jié)點(diǎn)停止數(shù)據(jù)采集和保存；無線傳感器節(jié)點(diǎn)判斷振動(dòng)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是在連續(xù)半秒的數(shù)據(jù)采集時(shí)間段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)的三軸加速度傳感器中的三軸加速度均沒有發(fā)生超過設(shè)定閾值的變化；(4)無線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理終端接收數(shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)處理終端接收到全部節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)束請(qǐng)求后，認(rèn)為結(jié)構(gòu)振動(dòng)停止，同時(shí)發(fā)送終止數(shù)據(jù)采集和保存的命令；隨后，無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收命令，停止數(shù)據(jù)采集和保存，并將記錄下的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端接收數(shù)據(jù)并保存數(shù)據(jù)；無線傳感器節(jié)點(diǎn)完成發(fā)送后進(jìn)入平時(shí)檢測(cè)狀態(tài)；(5)數(shù)據(jù)處理終端處理數(shù)據(jù)無線傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量得到的三維角速度測(cè)量數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理終端進(jìn)行積分運(yùn)算，得到結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)時(shí)程；由此進(jìn)一步對(duì)各層測(cè)點(diǎn)的加速度反應(yīng)進(jìn)行局部坐標(biāo)系向整體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一所有加速度反應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系，使其具有方向可比性；對(duì)整體坐標(biāo)系下的加速度反應(yīng)進(jìn)行積分運(yùn)算得到各測(cè)點(diǎn)處的位移反應(yīng)，并由各層測(cè)點(diǎn)的位移反應(yīng)差計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的層間位移反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種振動(dòng)環(huán)境下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)及方法，它主要由若干個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)數(shù)據(jù)處理終端組成；本發(fā)明借助無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)低成本、自組織、低功耗的特點(diǎn)，構(gòu)建了一種適合極端環(huán)境動(dòng)荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)層間位移的無線檢測(cè)系統(tǒng)，在功能上做到真正意義上的零線路布置，長(zhǎng)期全天候工作；利用角速度傳感器和加速度器的共同工作，保證測(cè)量位移數(shù)據(jù)的同向性并獲得所需的層間位移反應(yīng)。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102299948SQ201110123198
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者任達(dá)千, 張思建, 熊前錦, 蘇亮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)