基于WSN的建筑結構模態(tài)分析節(jié)能方法研究.pdf

1、近年來隨著無線傳感器網(wǎng)絡與建筑結構健康監(jiān)測兩個領域技術的發(fā)展，基于無線傳感器網(wǎng)絡的建筑結構健康監(jiān)測系統(tǒng)成為很多研究者們的研究熱點。當無線傳感器網(wǎng)絡應用于建筑結構健康監(jiān)測場景時，無線傳感器節(jié)點往往采用電池供電，當電池電量耗盡后，如果不對無線傳感器節(jié)點進行充電或者更換電池，節(jié)點將會死亡，所以能量成為約束該系統(tǒng)性能的關鍵性因素。針對基于無線傳感器網(wǎng)絡的建筑結構健康監(jiān)測系統(tǒng)能耗問題，在基于分簇的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)架構下，從減少簇內通信量降低簇內通

2、信能耗的角度出發(fā)，設計出節(jié)能的模態(tài)分析方法，再根據(jù)模態(tài)參數(shù)中振型的特點，設計出適用于振型識別的分簇方法，降低系統(tǒng)能耗。
　　基于分簇的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)架構不僅可以得到準確的模態(tài)參數(shù)而且系統(tǒng)能耗較低。針對聯(lián)合NExT-ERA模態(tài)分析方法，在基于分簇的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)架構下，設計了一種基于分簇的聯(lián)合NExT-ERA節(jié)能型模態(tài)分析方法，通過設計合理的簇內通信策略優(yōu)化聯(lián)合NExT-ERA模態(tài)分析方法。仿真結果表明，該方法通過減少簇內數(shù)據(jù)通

3、信量降低了簇內通信能耗，從而降低了系統(tǒng)能耗。
　　相比較固有頻率，振型對結構的損傷更為敏感，在基于分簇的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)架構下，需要通過整合各個簇得到的局部振型以獲得結構整體振型。針對振型的特點，設計了一種基于結構振型識別的WSN重疊分簇方法，將布置在結構上的無線傳感器節(jié)點劃分成若干個重疊簇，通過基于分簇的聯(lián)合NExT-ERA節(jié)能型模態(tài)分析方法進行局部振型識別，利用重疊技術將各個簇的局部振型進行整合，以得到結構完整振型。仿真結果表