【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑物安全监测，具体涉及一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统。
技术介绍
1、在随着全球城市化进程的加速，各种大型建筑物、桥梁、隧道和其他基础设施的建设日益增多。这些复杂的结构物在其使用寿命期间，可能会因为多种原因，如地震、风荷载、材料老化、过度使用和其他外部因素，而遭受损害。为了确保这些建筑物的安全性和延长其使用寿命，进行持续和实时的结构安全监测变得至关重要。
2、传统的建筑物安全监测方法通常依赖于有线传感器系统，这些系统涉及大量的布线和复杂的数据采集和处理设备。这些传感器通常被安装在建筑物的关键部位，如支撑结构、墙壁和地基，以监测其受力情况、位移、震动等参数。虽然这些传感器可以提供高精度的数据，但其安装和维护成本昂贵，而且限制了监测覆盖范围和实时性。
3、无线传感器网络(wireless sensornetworks，wsn)的出现引入了一种更具前瞻性和经济效益的方法，用于建筑物安全监测。wsn由分布在建筑物内部或附近的无线传感器节点组成，这些节点能够自动配置、自组织和协同工作，以收集和传输各种数据类型，如温度、湿度、振动、应力和位移等。与有线系统相比，wsn无需布线，安装过程更为简单和快速；无线传感器比有线传感器更便宜，而且由于安装和维护成本的降低，整体的系统成本也更为经济；当需要增加监测点或扩大监测范围时，只需增加新的传感器节点，无需进行复杂的重新布线和配置。
4、然而，尽管wsn具有上述优点，但在建筑物安全监测应用中仍然面临一些技术挑战。首先，由于传感器节点通常由
5、同时，数据的精确性并不仅仅涉及传感器节点的数据采集，还包括对数据的分析和解释。因此，建筑物安全监测系统需要强大的数据分析算法，能够从传感器生成的大量数据中提取有用的信息，准确评估结构的安全性，并及时发出警报或建议。
6、已有公开专利技术申请号为2012100425074，授权公告号为cn102607644b提供了一种能够实时在线连续监测建筑施工过程中的结构变化的系统，通过与主机连接的若干采集单元，系统能够自动采集和记录传感器单元和竖向位移测量单元的测量数据。然而该专利也存在一些不足之处。例如，该系统并没有包括数据分析算法，使监测人员能够更容易地分析和解释监测数据，从中提取有用的信息,如果监测系统依赖电源供应，那么断电或电源故障可能会导致监测中断，降低了实时性。
7、已有公开专利技术申请号为201910894086x，授权公告号为cn110397298b采用了一种综合的监测方法，结合了无人机和wsn能够提供更全面、多角度的建筑健康监测数据，然而，该专利也存在一些不足之处。例如，该专利技术依赖于无人机和wsn设备的可靠性和稳定性。如果这些设备出现故障或损坏，监测系统可能会中断，影响实时监测，且无人机的航程和续航时间可能会限制监测的范围。对于大型建筑物或广阔区域，可能需要多个无人机或频繁的充电/更换电池。
8、综上所述，开发一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，能够充分利用wsn的优势，同时克服其技术挑战，并结合数据分析算法，对于提高建筑物的安全性和延长其使用寿命具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
所指出的不足，本专利技术提供了一种基于无线传感器网络(wsn)的建筑物安全监测系统，旨在实现对建筑物结构的实时、高效和准确的安全监测。
2、以下是本专利技术的主要组成部分和功能：传感器节点：本系统采用多种传感器，如加速度计、应变计、温度传感器和湿度传感器，以监测建筑物的各种物理参数，每个传感器节点都配备了一个小型太阳能板和电池，确保在无外部电源的情况下也能持续工作，传感器节点内置微处理器，对原始数据进行初步处理和分析，从而减少需要传输的数据量；通信模块：传感器节点之间形成一个自组织的无线网络，确保数据在复杂的建筑环境中可靠地传输，通过互联网或移动网络，用户远程访问系统，实时查看监测数据和分析结果；中央处理单元：通过无线方式接收来自各传感器节点的数据，利用算法和模型，对收集的数据进行深入分析，以评估建筑物的安全状况，当检测到潜在的结构问题或超出预定阈值的参数时，系统会自动触发报警，通知相关人员；用户界面：提供直观的图形界面，显示建筑物的三维模型和各监测点的数据。用户可以查询和回放历史监测数据，以分析建筑物的长期变化趋势，允许用户自定义监测参数的阈值，以满足不同的监测需求；安全与加密：为确保数据的安全性，所有传输的数据都进行加密处理，只有经过授权的用户才能访问系统，确保数据的隐私性和完整性。
3、具体的，系统采用多种传感器，如加速度计、应变计、温度传感器和湿度传感器，以监测建筑物的各种物理参数。
4、其中，加速度计利用质点受到加速度时的惯性作用，测量物体的加速度，主要用于监测建筑物在风荷载或地震等外部力作用下的振动响应，通过分析这些数据，可以评估建筑物的动态特性和结构健康状况。
5、当材料受到外部力的作用时，会产生形变。应变计可以测量这种形变，从而得到应变值。主要用于监测建筑物的静态和动态应变，如裂缝的形成和扩展、梁和柱的弯曲等。这些数据对于评估结构的安全性和预测潜在的结构问题至关重要。
6、温度传感器利用材料的热敏特性，如电阻的温度系数，测量温度。监测建筑物内外的温度变化，这对于评估材料的老化、热膨胀和收缩等因素至关重要。
7、湿度传感器利用材料对湿度变化的敏感性，如电容的湿度系数，测量相对湿度。监测建筑物内外的湿度变化，这有助于评估结构材料的腐蚀、霉变和其他与湿度相关的问题。
8、每个传感器节点都配备了一个小型太阳能板和电池作为能源管理，小型太阳能板利用光伏效应，将太阳光转化为电能，具有自我充电能力，适合户外环境，可以有效地延长传感器节点的工作时间。而电池采用高能量密度的锂离子电池或锂聚合物电池，具有长寿命、低自放电率和高充电效率，确保传感器节点在无太阳能供电的情况下也能持续工作。
9、传感器节点内置微处理器，对原始数据进行初步处理和分析，从而减少需要传输的数据量，本专利技术采用低功耗、高性能的嵌入式微处理器，能周期性地从各传感器收集数据，对数据进行噪声滤波、异常值检测和基本统计分析，且在内置的闪存中存储一定量的数据，以备后续查询或在通信中断时的数据备份。
10、具体的，通信模块中，传感器节点在部署后会自动搜索附近的其他节点，并与之建立连接，形成一个多跳的无线网络，根据网络的实时状况，自动选择最佳的数据传输路径，当某个节点失效或通信中断时，网络会自动重新组织，确保数据的连续性和完整性，所有传输的数据都进行加密处理，防止被窃取或篡改。通过互联网或移动网络，经过授权的用户能远程访问系统，实时查看监测数据和分析结果，并接收来自远程用户本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：包括以下组件：
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：传感器节点的能源管理模块包括太阳能板和电池，以确保在无外部电源的情况下也能持续工作。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：数据分析引擎包括但不限于机器学习、时间序列分析和频域分析，用于识别建筑物的异常状态，该算法可以根据历史数据不断优化模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：报警系统会自动触发，当检测到潜在的结构问题或超出预定阈值的参数时，通知相关人员。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：用户界面可以实时显示监测数据的变化，并提供数据分析结果的可视化，包括趋势图、热图和异常点的标识。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：通信模块支持多种通信协议，包括Wi-Fi、蓝牙、LoRa等，以适应不同
7.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：用户界面可以与建筑物管理系统集成，以实现智能控制和预测性维护，提高建筑物的能效和安全性。
8.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：安全与加密机制包括定期更新的安全协议和密钥管理，以保护系统免受潜在的网络攻击和数据泄露风险。
...【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：包括以下组件：
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：传感器节点的能源管理模块包括太阳能板和电池，以确保在无外部电源的情况下也能持续工作。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：数据分析引擎包括但不限于机器学习、时间序列分析和频域分析，用于识别建筑物的异常状态，该算法可以根据历史数据不断优化模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的建筑物安全监测系统，其特征在于：报警系统会自动触发，当检测到潜在的结构问题或超出预定阈值的参数时，通知相关人员。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传...
【专利技术属性】
技术研发人员：任岩波，李超超，
申请(专利权)人：滨州市建安安全教育服务中心，
类型：发明
国别省市：
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