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结构健康监测的无线传感器网络系统研究与应用
| 论文题名： | 结构健康监测的无线传感器网络系统研究与应用 |
| 关键词： | 结构健康监测;无线传感器;无线传感器网络;超高层建筑;大跨度斜拉桥;GPS;远程监测;数据压缩算法 |
| 摘要： | 近年来,越来越多的先进技术在结构健康监测中得到重视和应用,其中随着微机电系统(MEMS)、无线通信和数字电路技术发展起来的无线传感器网络技术得到了包括土木工程在内许多领域的科研人员的特别关注.本文研究了大型结构健康监测无线传感器网络系统的关键技术和设计方法;设计和构建了结构健康监测无线传感器网络系统,并在实验室进行了相应的试验以及在超高层建筑和桥梁结构上进行了系统集成和应用.本文的主要研究内容和成果如下:1.针对传统传感器只能采集单一参数,以及结构健康监测系统由于部分传感器失效而产生的信息损失和系统失效等问题,提出了一种基于新兴的无线传感器网络技术的新型结构健康监测系统及其设计原则.2.针对无线传感器网络的通信带宽限制、数据处理能力低和无线传感器节点间的协同工作机制等问题,利用由美国加州大学伯克利分校研发的无线传感器节点在实验室中设计和建立了一个原型结构健康监测系统,进行了系统的测试和研究.3.针对分布在不同城市的超高层建筑的健康监测,利用无线传感器网络技术和Internet技术设计了一个分层的超高层建筑结构远程健康监测系统.4.针对大跨度桥梁的变形监测及其对监测结果快速、高精度处理的要求,利用卫星定位技术、无线通信和计算机网络技术、精密工程测量技术及现代数据处理技术等高新技术集成了一个大跨度桥梁动态位移监测系统.利用无线局域网技术实现了监测数据的本地和远程无线传输以及整个监测系统的远程监控和管理,开发了相应远程数据管理系统和无线通信软件.5.针对无线传感器网络的能耗和远程结构健康监测系统的传输延迟、存储空间过大等关键问题,对基于小波及小波包变换的压缩算法进行了研究和分析,提出利用基于最优基的小波包数据压缩算法对无线传感器监测数据或数采系统获得的原始数据进行压缩处理以解决以上问题. |
| 作者： | 李宏伟 |
| 专业： | 力学、工程力学 |
| 导师： | 欧进萍;李秋胜 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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