基于WSN的曲線橋梁橫向位移實時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、橋梁在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)生活中起著十分重要的作用，其中曲線橋更是以其對環(huán)境更好的適應(yīng)性，在社會生活中得到廣泛的應(yīng)用，然而在現(xiàn)實中曲線橋橋梁的橫向位移過大導(dǎo)致曲線橋被破壞的現(xiàn)象時有發(fā)生。而國內(nèi)大多數(shù)對曲線橋橋梁的橫向位移的研究都是從理論上分析，很少對實際產(chǎn)生的橫向位移進(jìn)行監(jiān)測研究，為此設(shè)計了一個能夠?qū)崟r監(jiān)測曲線橋橋梁橫向位移的無線監(jiān)測系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)分為兩個部分:下位機(jī)ZigBee無線傳感網(wǎng)的橫向位移數(shù)據(jù)無線傳感部分，和上位機(jī)服務(wù)器的橫向

2、位移數(shù)據(jù)的存儲、管理、動態(tài)顯示和遠(yuǎn)程瀏覽訪問部分。
　　在ZigBee無線數(shù)據(jù)傳感部分中，首先分析了TI公司的ZigBee協(xié)議棧Zstack，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了四種節(jié)點:協(xié)調(diào)器節(jié)點，路由節(jié)點，無線橫向位移傳感器終端節(jié)點以及巡查節(jié)點。在整個網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點均采用了TI公司的無線片上系統(tǒng)芯片CC2530作為其主控芯片。其中協(xié)調(diào)器節(jié)點主要是負(fù)責(zé)無線橫向位移傳感網(wǎng)的搭建和組網(wǎng)，它讓分布在橋梁各個監(jiān)測點的終端節(jié)點組成可以相互進(jìn)行信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)

3、。此外協(xié)調(diào)器還負(fù)責(zé)了系統(tǒng)節(jié)點的在線情況的識別和整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)服務(wù)器的串口數(shù)據(jù)通信。路由節(jié)點，它能夠中繼和轉(zhuǎn)發(fā)傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)，提高無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)能力，使ZigBee設(shè)備形成一個多跳的網(wǎng)絡(luò)。無線橫向位移傳感器節(jié)點，上面集成了橫向位移的傳感器、液晶顯示、輸入和報警設(shè)備。它可以按兩種不同的定時模式讀取位移傳感器的數(shù)據(jù)。在獲取到數(shù)據(jù)后傳感器節(jié)點將進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理之后:一方面將監(jiān)測到的橫向位移輸出在液晶上面，如果監(jiān)測點的橫向位移超過了

4、設(shè)定的界限值，該節(jié)點將進(jìn)行相應(yīng)的報警，以提醒橋上的行人車輛注意;同時另一方面橫向位移終端節(jié)點將橫向位移數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送到協(xié)調(diào)器節(jié)點，并且將超限的橫向位移數(shù)據(jù)傳送到巡查節(jié)點。巡查節(jié)點是一個特殊的路由節(jié)點，它主要是接收節(jié)點故障或者位移超限時的警報信息，其在接收到報警信息后，可以提醒檢修人員及時趕到現(xiàn)場確認(rèn)報警節(jié)點狀況。
　　在上位機(jī)服務(wù)器部分中，利用微軟的Visual Studio2012集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了基于.NET

5、Framework框架的Windows服務(wù)器和客戶端的應(yīng)用程序。首先，設(shè)計了ZigBee協(xié)調(diào)器和上位機(jī)服務(wù)器的串口通信程序，其負(fù)責(zé)接收來自下位機(jī)無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)。其次，設(shè)計了橫向位移數(shù)據(jù)的存儲和動態(tài)實時顯示程序，程序中將串口接收到的數(shù)據(jù)寫入到Sql Server2008數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)有數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)設(shè)定的危險值時，便通過短信方式通知給系統(tǒng)的管理員，同時利用開源的ZedGraph控件對串口接收無誤的節(jié)點橫向位移數(shù)據(jù)動態(tài)實時的顯示出來。最后，利