传感器优化布设在桥梁健康监测中的应用

回顾了振动模态分析技术中关于传感器最优布点方法的研究 ,针对桥梁结构健康监测中有关指纹更新识别以及模型修正所需的模态动态信息 ,提出了一套传感器优化布设的方案 ,目的在于迅速有效地从一个自由度繁杂的结构模型中选择出关键的测点位置 ,在含噪声的环境中实现对结构状态改变信息的最优采集 ,改善早期对大型柔性结构的整体探伤能力 .传感器优化布设在桥梁健康监测中的应用@崔飞 @袁万城 @史家均     

基于无线传感器网络的斜拉桥模型动力特性分析

通过建立斜拉桥模型的振动试验系统,探讨利用无线传感器网络进行斜拉桥模型结构动力特性研究的可行性。以有线加速度传感器试验系统为参考,使用特征系统实现算法和频域分解法对无线传感器网络实验数据进行了结构模态参数识别,提取的模态参数与有线试验分析结果基本一致。基于Imote2节点的无线传感器网络采集的数据可靠,传输过程无数据丢失现象,表明该无线传感器网络可应用于桥梁结构动力特性试验研究。试验所用斜拉桥模型基本振型为主梁竖向弯曲,模态比较密集,符合斜拉桥特性。     

一种结构健康监测的传感器优化布置算法

在对建筑结构进行健康监测或损伤检测时,通常需要进行结构的模态测试．传感器布设的位置与数 量则对模态试验结果起着至关重要的影响．提出了一种基于奇异值分解的传感器布置新算法．首先根据线 性模型估计理论,将待监测的目标模态振型视为线性模型的设计矩阵,利用奇异值分解的算法,将设计矩 阵分解,根据各个自由度对目标模态振型贡献进行传感器优化布置方案的设计．     

桥梁结构全息模态参数识别方法试验研究

针对传统桥梁结构健康监测中使用的接触式传感器存在数据离散性大、安装程序繁琐、难以反应桥梁结构整体状况等局限性,本文基于全息视觉传感器智能监测系统,识别结构全息几何形态在相应时空域上的振动信号,较为准确的获取结构全息图像数字化位移坐标信息,同时针对提取的振动位移进行频谱分析,获取桥梁结构的模态参数,实现对桥梁状况的基本识别。本文对一座缩尺模型桥进行试验验证,研究结果表明：全息视觉传感器智能监测系统测试结果与位移传感器测试结果吻合度较高,针对竖向荷载响应的功率谱,两种方法实测结果在低频范围内都能够较好地吻合,振型变化趋势基本一致。基于全息视觉传感器智能监测系统的桥梁形态监测真实、连续、敏感,较为准确地反映了结构在各工况下的位移变化和模态响应,后期将会进一步优化全息视觉传感器监测系统识别灵敏度,实现在各种工况激励下的高阶模态参数和结构损伤识别。     

数控机床进给系统模态参数的自激振辨识方法

为实现数控机床模态参数的现场辨识,提出了数控机床进给系统模态参数的快速自激辨识方法。利用G代码小线段编程方法,实现了数控机床进给系统振动的激励,并通过内置传感器信号(光栅、编码器、电流)采集了进给系统的振动信息。采用ARMA模型的响应信号模态参数辨识方法分析内置传感器信息,得到了进给系统轴向和扭转振动的模态参数。试验表明,所提出的模态参数辨识方法可使激振过程更为方便,采用的内置传感器信号减少了对传感器布置的限制,从而提高了现场试验模态的效率,可以比较准确地辨识出进给系统的一阶固有频率。     

基于混合算法的机翼多功能盒段传感器优化布置

采用混合传感器优化布置算法,将其应用在某多功能机翼盒段模型的结构健康监测试验中。用有限元方法进行模态分析,运用混合算法得到传感器的布置方案。通过有效独立法确定传感器的初始测点,然后利用MAC法确定传感器的数量,最终得到传感器的布置方案。对已完成传感器布置的机翼盒段进行拉拉疲劳试验,采用作者提出的损伤特征量构造方法进行结构健康监测。结果表明,采用混合算法布置的传感器可以有效采集结构信息,满足在实际工程中的应用要求。     

结构健康监测传感器优化布置的混合算法

提出了一种基于模型减缩和线性模型估计理论的、用于建筑结构健康监测中传感器布置的新算法．根据选定的主、从自由度，用改进减缩系统方法来减少初始结构的自由度数目．然后，基于线性模型估计，以所选定的目标模态为线性模型的设计矩阵，用奇异值分解处理设计矩阵．用分解后的前几个左奇异向量计算每一个自由度对于结构模态的贡献．最后用迭代算法来确定所需的传感器数量和位置．算例表明，此种混合算法适用于建筑结构监测的传感器布置计算．     

基于信息决策树分支剔除的传感器资源调度

针对低轨星座对高速运动目标连续跟踪的传感器调度问题,将传感器调度的长时信息增量模型描述为信息决策树,并通过分支剔除技术搜索最优解,提出一种基于信息决策树分支剔除的传感器调度方法.仿真实验表明,长时信息增量有效克服了短时信息增量过于频繁调度的问题,且决策树分支剔除的引入大大降低了长时信息增量最优搜索的运算量.     

多传感器系统最优决策融合的熵方法

根据多传感器最优决策融合的信息模型提出了多传感器决策融合熵的概念；推导了多传感器系统最优决策融合的熵规则，分析了该方法对融合系统的可行性和虚警率的影响，表明该方法对提高融合系统品质具有重要意义。     

渡槽模型实测模态合成的研究

分别对渡槽模型的桩及槽墩两部分进行了模态实测.为了能把两个部分的实测结果合成一个整体,并且能在实测中最大限度地减少对桩中已安装传感器的破坏,利用模型的对称性以组合系统的频响特性、结构的位移协调条件,推导出简单易行振型合成方法,实现了对桩模态与槽墩模态的组合.实测组合结果与有限元计算结果基本吻合,从而验证了该方法在实际工...     

轧机工作辊振动在线监测的新方法

根据轧机振动监测的技术要求和轧机工作辊高速回转、频繁变换位置的工作特性,选择振动位移为监测参量,提出一种位王跟踪、非接触式直接监测工作辊振动位移的新方法,对测点位王的布王等进行分析.根据涡流位移传感器,设计一种具有快速自动移位功能的传感器系统,并对传感器的位置控制和轧机工作辊的振动监测系统进行了研究.研究结果表明,用直接监测位移法直接测得的工作辊振动位移时,所用频率低于500 Hz,避免了轴承振动信号的干扰,无工频噪声,因而信噪比高;而在用测试工作辊轴承座加速度的传统方法获得的信号中,工频干扰等噪声很严重,几乎淹没了有用信号,无法客观提取其低频段的振动频谱特征.     

ZigBee技术和GPRS在输电线路在线监测中的应用

针对高压输电线路的分散性大,所处地理环境、气候条件复杂的现状,以实际项目开发为背景,设计了一套以GPRS和ZigBee无线传感器网络技术为基础的输电线路综合监测系统。该系统中由传感器节点采集导线拉力、倾角和气象等信息,由ZigBee无线传感器网络传输到监测子站系统进行数据融合处理,并通过GPRS公网把数据传回主站监测系统。文中详细阐述监测子站和无线传感器节点模块的硬件结构,以及导线弧垂在线监测装置的工作原理,给出主站系统、子站系统的软件工作流程。该系统经实际运行测试,结果表明:基于ZigBee技术的输电线路综合监测系统具有良好的可扩展性、可靠性,功耗较低,维护方便,是目前行之有效的方法,完全可以满足输电系统在线监测的需要。     

线型无线传感网低能耗协议设计和分析

为了可靠监控长输管道阴极保护设备的状态,基于线型无线传感器网络建立了远程辅助监控系统,并提出了适合线型无线传感网的低能耗、高可靠协议组.协议组包括数据上行时采用的分簇融合链式多跳协议(CMCH),以及数据下行或报警发布时采用的单步唤醒泛洪协议(SRWF).CMCH协议基于线型无线传感网的能耗特征,在可靠传输的同时控制功率、融合数据以实现节能;SRWF协议在不同频段上利用射频唤醒机制依次启动相关睡眠节点完成信息转发,保证控制或报警信息发布的实时性.在OMNet++仿真平台上模拟了CMCH协议,并且监控系统已部署在某石油长输管道运行了2个月.结果表明,协议关键参数的选择对低能耗实现有重要影响;现场运行的传输可靠性达到了99％;无线传感网节点簇能量消耗相对均衡.     

基于光纤光栅的变压器绕组温度监测系统

针对传统测温方法对变压器绕组温度监测效果不很理想的问题,设计了基于光纤光栅的变压器绕组温度监测系统,分析了光纤光栅传感原理,并对监测系统进行了硬件和软件的设计,利用搭建的试验光路,对监测系统进行了测试,试验结果表明采用光纤光栅作为温度检测器件,能够对变压器绕组温度进行精确测量。     

环境监测无线传感器网络路由算法研究

针对环境监测无线传感器网络中由于监测范围广,引起距离客户端较远的节点耗能大进而先失效,网络覆盖范围随运行时间而快速缩小的问题改进了LEACH路由算法。充分利用网络节点的冗余度,通过让一部分节点先睡眠再唤醒的方式来取得更大的网络覆盖范围。分别应用LEACH算法和改进的算法对同一配置的环境监测无线传感器网络进行路由测试,仿真结果表明：本文提出的改进算法拥有更低的网络能耗、更长的网络生存时间和更大的网络覆盖范围。此改进算法为工程实践提供了解决路由问题的新思路。     

润扬大桥结构健康监测策略

对建立大跨桥梁结构健康监测系统的关键问题--大跨桥梁结构健康监测策略进行了分析研究,阐述了大跨桥梁结构健康监测项目的选择依据、传感器优化布设的原则与主要依据、传感器选择的原则等.提出了综合考虑大桥的结构特点和各个方面对系统功能的要求,通过费用-效益比分析,确定长期监测和周期检测内容的项目选择原则.关于传感器的布设,提出了遵循从状态评估的需要出发,以有效和经济为目标,使测点能够发挥最大效应的原则,综合结构安全评估、传感器布设优化理论等因素进行优化布设的方法.在有限元分析的基础上,应用遗传算法进行了润扬大桥结构健康监测系统振动和应变传感器优化布置的理论分析.然后进行了润扬大桥结构健康监测传感器系统的总体设计.     

基于ASP.NET技术的无线传感器网络监控系统的设计

在TI公司CC2530芯片和ZigBee协议栈基础上,建立了一个简单的无线传感器网络(WSN)监控系统。由于无线传感器网络是一个多跳自组织网络,在网络运行中极易发生故障,因此需要一个监控系统随时监测网络节点的状态以及能耗情况。监控系统是基于ASP.NET技术的无线传感器网络监控系统能够实时监测节点状态及信息,并将网络拓扑结构动态展示出来,方便开发者和用户查看节点信息、监测节点状态,及时的发现网络故障。系统基于Web的B/S模式,运用ASP.NET和SQL Server2012数据库开发技术,实现了用户登录模块、修改密码模块,以及显示无线传感器网络网络拓扑结构、单个节点的节点信息以及能量消耗等模块。用户可以根据系统搜集的各类信息,实时掌握各个节点设备的状态信息和能耗状态,如若节点发生故障,可及时做出诊断。     

基于AT89S52单片机红外遥控温度控制系统设计

为了使温度保持在某一范围,利用温度传感器DS18B20的特点,与AT89S52单片机构成实时温度监测系统,通过红外遥控进行温度上下限的参数设置,并通过LCD1602液晶显示相关数据。当温度超过上下限时,进行报警,通过控制继电器的通断控制加热,并通过LN298控制风扇转动进行降温,使温度控制在设定的范围之内,较好地实现了温度的监控。     

基于单片机的轮胎压力无线监测系统设计

轮胎压力异常是危及汽车安全行驶的重要因素之一。本文研究的轮胎压力监测系统由轮胎传输模块和中心接收站两大模块组成。轮胎模块由传感器及射频信号发射单元组成。传感器单元采用BMP085气压模块集压力、温度传感器及数字控制逻辑于一体的传感器;无线通信模块采用nRF24L01芯片,传输数据经过处理器处理后,显示在LCD1602液晶上,实现气压的无线测量与显示。