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基于Zigbee的无线传感器网络在桥梁健康监测系统中的应用研究
| 论文题名： | 基于Zigbee的无线传感器网络在桥梁健康监测系统中的应用研究 |
| 关键词： | 桥梁健康监测系统;无线传感器网络;网络拓扑结构;Zigbee技术 |
| 摘要： | 桥梁的建设和维护是国家基础设施建设的重要组成部分，桥梁健康监测技术能有效的保证桥梁的安全运营，保障人民群众的生命财产安全。桥梁健康监测系统通过对桥梁结构状态的监测与分析，为桥梁在特殊气候、复杂交通环境下和桥梁结构状况异常时发布预警信号，为桥梁的管理、养护与维修提供科学的依据。目前国内外桥梁监测系统大多为有线网络系统，存在着网络安装布线成本高昂、设备移动和网络结构灵活性差、节点智能化程度低等问题。为此，本文提出并设计实现了基于Zigbee协议的无线传感器桥梁健康监测网络系统。与传统的桥梁监测系统相比该系统具有成本低、可靠性高、安装方便、维护更新费用低等优势。 论文针对桥梁健康监测技术的发展现状和无线传感器网络技术的应用，阐述了无线传感器网络的结构、分层模型和关键技术，将Zigee技术应用于桥梁健康监测的无线传感器网络。对TI的基于Zigbee2006标准的协议栈Z-Stack进行了剖析。设计了适用于桥梁健康监测的网络拓扑结构，结合系统监测指标，给出基于Zigbee桥梁健康监测系统总体方案。 论文根据系统的总体结构，给出了系统的详细硬件设计方案，结合桥梁健康结构监测的需求及无线传感器网络特点，搭建了以ATmega128L微处理器模块和CC2420无线收发模块为核心的模块化独立分层设计系统架构。 论文设计了基于Z-Stack协议栈的Zigbee桥梁健康监测节点软件，给出终端节点和协调器的组网流程，实现了数据采集和与监控主机通信。在监控主机服务器端，编写串口驱动程序、对数据库的访问，实现了数据的实时显示和对历史数据的查询。 为验证本文所设计的无线传感器桥梁健康监测系统的有效性与可靠性，在某桥上进行实际测试实验。实验结果表明，基于无线传感器网络的智能桥梁健康监测系统，实现了数据的在线采集，能够对桥梁的健康状况实时监测。 论文最后提出系统设计中存在的不足和需要改进的问题。 |
| 作者： | 王婷 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 柴毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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