根據橋梁監測無線傳感器網（wǎng）絡技術的橋梁（liáng）安全監測（cè）係統，以實現方案的安全參數的需要；對整個係統的結構和工作原理的節點集、分簇和關鍵技術，雖（suī）然近年來在無線傳感器網絡中，已經（jīng）證明了（le）其潛在的提供（gòng）連續結構響應數據進行定量（liàng）評（píng）估結構健康，許多重（chóng）要的問題，包括網絡壽命可靠（kào）性和穩定性、損傷檢測技術，例如擁塞控製（zhì）進行了討論。

關鍵詞：橋梁安全監（jiān）測； 無線傳感器網絡的總體（tǐ）結構（gòu）；關鍵技術

1 阻斷

隨著交通運輸業的（de）不斷發展，橋梁安全（quán）問題受到越來越多（duō）人的關注。對於（yú）橋梁的建設與運行（háng）規律，而特設的橋（qiáo）梁檢測的（de）工作情況，起到一定作用，但是（shì）一座橋的信息通常是一個孤立的片麵性（xìng），這是由於（yú）主觀和客觀因素，一些橋梁安全參（cān）數複雜多變[1]。某些問題使用傳統（tǒng）的（de）監（jiān）測（cè）方法難以發現橋梁存在的安（ān）全風險（xiǎn）。因此（cǐ）長期實時監測，預報和評估橋梁的安全局勢，目前（qián）在中國乃至全世界是一個亟待解決的重（chóng）要問題。

橋梁安全監測係統（tǒng）的設計方案，即通過長期實時橋跨的壓力、變形等參數及測（cè）試，分析結構的動力特性參數和結構的評（píng）價科（kē）關鍵控製（zhì）安全性和可靠性（xìng），以及問題的發現並及時維修，從而（ér）確保了橋的安全和長期耐久性。

近年來（lái），橋（qiáo）梁安全監測技術已成為一個多學科的應用，它是在結（jié）構工程的傳感器技術、計算機技（jì）術（shù）、網絡通訊（xùn）技術以及道路交通等基礎上引入現代（dài）科技（jì）手段，已成為這一領域中（zhōng）科學和（hé）技術（shù）研究的重點（diǎn）。

無線傳感器網絡技術，在橋梁的（de）安全監測係（xì）統方案（àn）的實現上，具有一定的參考價值。

無（wú）線傳感器網絡（WSN ）是一種新興的網絡科學技術是大量的傳感器節點，通過自組織無線通信，信息的相互傳輸（shū），對一個具體的完成特定功能的智能功能的協調的專用（yòng）網絡。它（tā）是（shì）傳感器（qì）技術的一個結合，通過集成的嵌入式微傳感（gǎn）器實時監控各類計算機技術（shù）、網絡和無線通信技術、布（bù）式信息處理技術、傳感以（yǐ）及無線發送收集到的環境或各（gè）種信息監測和多跳網絡傳（chuán）輸到用戶終端[2]。在軍事、工業（yè）和農業，環境監（jiān）測，健康，智（zhì）能交通，安全，以及空間探（tàn）索等領域無（wú）線傳感器網絡具有廣泛應用前景（jǐng）和巨（jù）大的價值。

一個典型的無線傳感（gǎn）器（qì）網絡，通（tōng）常包括（kuò）傳感器（qì）節點，網關和服務（wù）器，如圖1

所示的體係結構。

圖1一個典型的無線傳（chuán）感器網絡係統

傳（chuán）感器節點具有收音功能，主要由傳感器模塊，處理器模塊，無（wú）線通訊模塊（kuài）和能（néng）量供應模塊4個部分組成。無線傳感器網絡在各地的分布，用（yòng）於（yú）檢測和數據采集和通信技術負（fù）責通過WSN 的數（shù）據發送到網關（群集節（jiē）點或基站）。與服務器網關通過公（gōng）共網絡（Internet ，衛星移動通信網絡等（děng））進行通信，使用（yòng）戶（hù）能夠收集數據處理和分析，以便作出判（pàn）斷或決定。

自組織無線傳感器網絡具有，多跳路由，動（dòng）態網絡拓撲和（hé）節（jiē）點資源有限（xiàn）等特點，其關（guān）鍵技術，包括MAC 協議（MAC 層協議），路由協議，能源管理（lǐ），QoS 保證技術，數據集成技術，安全機製，定位技術和管理機製，例如同步[3]。 2 係統的總體結構和工作原理

橋梁節點係統的安（ān）全參數整體結構（以下簡稱（chēng）為節點的基礎上）是最（zuì）前端的最基本單元，傳感器，處（chù）理器監控，無線通（tōng）信模塊和電源（yuán）部件，所有大橋的安全參數和物理意義，各不相同，但（dàn）一（yī）般包括應變信號（hào），位移信號，溫度信號，濕度信號和加（jiā）速度信號的參數，如橋梁的安全狀況，這就要求必須（xū）是不（bú）同類（lèi）型的傳感器，對（duì）不同類型的節點的（de）基礎上最終組成[4]。所有基於（yú）節點上，分別根據一個組成若幹法律（lǜ）集（jí）群，每個（gè）集群節點到簇頭節點發送監測（cè）數據各自的基礎（chǔ）；所有群集節點（diǎn）將數（shù）據的第一個集（jí）成，然後發送到群集節點（網關），叢集節點橋的複雜數據處理和（hé）存儲（chǔ）所（suǒ）有類型的安全監測（cè），使用（yòng）互聯網將是最終的數據發送到服務器；在（zài）一個數據處理分析的服務器，然後發送該網站的有關行政主管部門，使決策。

圖2 基於無線傳感器網絡橋梁結構安全監測係統

3 係（xì）統的關鍵技術

橋特殊的（de）工作性質，除了一般的無線傳感器（qì）網絡，安全監測結果已在係統設計和實施過程中的關鍵技術，仍然有幾個關鍵問（wèn）題：設（shè）置節點的基礎（chǔ）、該子節點的網絡集群技術、信息技術的（de）擁（yōng）塞控製（zhì）橋梁安（ān）全參（cān）數。

3.1基於節點設計

橋梁安（ān）全監測係統是（shì）基於橋的傳感器，處理器，無線通（tōng）信模塊和電（diàn）源組件的安全參數，信號（hào）結構如圖3所示的節點。

圖3橋梁安全監測係統的節點上

這可從圖3，橋梁安全監測係（xì）統的（de）設計（jì）過程基於（yú）節點看到，重點（diǎn）應在以下兩個方麵：（1）橋梁安全傳（chuán）感器參數設置；（2）低功耗設計節點。

3.1.1橋梁安全傳感（gǎn）器參數設置

橋梁安全傳感器參數設置，包括傳感器的類型，排列的位置，大小和數量等。

根據橋梁監測不同的方式和手段的安全參數應在不同類型的傳感器在（zài）表1所示，不同的地點（diǎn）之間布（bù）局（jú）的橋梁。

表1參（cān）數大橋的安全傳感器類型和布局

此外，根據無線傳（chuán）感（gǎn）器網絡的要求，應設立一個小點，盡量節點的大小，以及對數計算的節點可以在寬度和跨度橋梁基礎，但在至少超過（guò）10個。

3.1.2設計節點的低功耗

節點硬件平台的基礎上，除了傳感器，處理器，無線通信模塊（kuài）和電源[5]。為了實（shí）現低功耗節點，處理器的選擇，我們（men）應盡量選擇低功耗的睡眠（mián）模式和支持，速度不夠快，處理器（qì）的高集成度，作為低功耗的處理器和（hé）高性能的結（jié）果還有一個（gè）更明顯（xiǎn）的（de）矛盾在成本方麵，在（zài）允許的情（qíng）況下（xià），它可以是雙（shuāng）核心（xīn）處理器架構。此外，該芯片還支（zhī）持低功耗的可能，集（jí）成（chéng）大（dà）容量存儲器和豐富（fù）強大的硬件接口電路的成（chéng）本選擇。在選擇無線通信模塊，應考慮以（yǐ）下（xià）因素：（1）樂隊（2）調製（zhì）模式；（3）睡眠電流與喚（huàn）醒時間（jiān）（4）發射（shè）和接收電流；（5）信號（hào）接收靈敏度。電力供應的選擇，應考慮到低功耗和電池電壓的（de）限製因素。

3.2基於子節點的（de）網絡集群技術

該係統的基礎是節點電池供電（diàn），以（yǐ）致每個（gè）節點的能量是非常有限的結果。節點，以節省能（néng）源，從而延長了（le）整個網（wǎng）絡的生命周期，安全的橋梁節點的網絡為基礎（chǔ）的能源平衡技術分（fèn）簇，簇頭選擇算法監（jiān）測的（de）基礎（chǔ） - EBC的（能量相應的聚類）算（suàn）法。在EBC 的算法中，除了（le）擔任群集節點的簇頭節點和節點的（de）基礎，而（ér）且還給出了候（hòu）選簇頭和網關節點，兩個新的角色[6]。

通（tōng）過兩個階段的算法。第一個簇的結構，從動態群集（jí）節點相（xiàng）鄰地形的基礎（chǔ）上，作為一個節點或網關節點選擇高能（néng）量的簇頭節點。當網絡處於穩定狀態，所有節點進入通信階段，從（cóng）由簇頭和網關（guān）節點收集到的數據節（jiē）點周邊環境的基礎（chǔ）上，形（xíng）

成了（le）網絡（luò）安全監（jiān）控數據骨幹，是為正向（xiàng）路由橋負責，並最終發送到群集（jí）節點（基站）。 3.3橋擁塞控（kòng）製信息技術安全參數

作為通信，無（wú）線鏈路相互幹擾，在傳感器網（wǎng）絡和動態變化的（de）資源有限等特點，使係統容易受到信息傳輸擁塞，嚴重影響網絡傳輸的QoS 傳感器類型場地布置監測（cè）（安全參（cān）數）的溫度，濕度傳感器橋麵，碼頭工（gōng）作環（huán）境的橋梁，碼頭（tóu）結構，轉變加速度（dù）傳感器（qì）交叉橋底（dǐ）部，主跨架設（shè）大橋方向，塔橋的橋梁內（nèi）容，斜拉橋橋梁結構振動的光纖布拉格光柵（shān）傳感器構成部分橋梁係杆的頻率溫度壓力傳感器，位移（yí）傳感器的飛（fēi）速發展力的關鍵點的主要拱頂位移 - 5 - 性能和生（shēng）命周期（qī），使堵塞，質量保證機製，係（xì）統控製技術，確保重點之一。在這個係統中，橋梁安全的擁塞控製（zhì）信息技（jì）術（shù）實施監測（cè）參（cān）數，以下幾個方麵需要考慮[7]

(1) 因為（wéi）擁塞控製很簡單，成本（běn）低，存儲空間小（xiǎo）的節點被占領，所以沒有在節點發送數據（jù）或（huò）產生擁塞，擁塞控製將無法啟動盡可（kě）能（néng），但在同一時間，以確保一旦發生擁塞，擁塞控製，及時，以避免或減少緩衝區溢出（chū）的數據包造成的損失。

（2）確保了網絡傳輸，如網絡（luò）延遲，網絡吞吐量，丟包率，質量。

（3）能夠（gòu）適應網絡的變化和在生態（tài）環境動態變（biàn）化的部署，而且能夠適應（yīng）處理局部充（chōng）血和整個網絡（luò）擁塞。

（4）能夠預測網絡擁塞或及時發現，並在較（jiào）短的時間（jiān）內解除擁塞避免擁（yōng）塞的蔓（màn）延。

（5）擁塞控製機製，以確保數據的節點發送權益。 4 結論

該方（fāng）案在一定（dìng）程（chéng）度上實現了橋梁監（jiān）測的長期（qī）安全性和實時性，但作為一種無線（xiàn）傳感（gǎn）器網絡的結果也不是沒有（yǒu）缺點，還存在一些問題。未來的研究將集中在以下幾個方（fāng）麵。（1）集團基於集（jí）群技術節（jiē）點。在本文中，該方法主要適用於小範圍，小，中型橋梁（liáng）和小規模的群集（jí）節點（diǎn）動態組的寬度，更困難；和長跨度，橋梁寬度，開展大規模的集群節點的動態組還存（cún）在一些限製，即能量平衡地（dì）區問題上的群集組。（2）聚類算法EBC 的模型過於理想化，沒有充（chōng）分考慮到實際情況，如可調節節點的發射功率，因此，需要進（jìn）一步優化。（3）無（wú）線傳感（gǎn）器網絡（luò）的（de）維護和管理。應考慮如何從（cóng）具體的橋（qiáo）梁，了解他們對安全監（jiān）測係統的（de）節點的故障和網絡性能測試方（fāng）法的資料。

參考文獻

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