大型网架结构健康监测系统的设计

论文摘要

随着经济的发展,需要进行结构健康监测的结构越来越多,各种各样的公益性网架结构的发展尤为突出。在这种背景下,一个智能化实时精确的监测系统的设计是非常有必要的。目前国内外应用在大型网架结构上的监测系统很多,但是其中也有很多设计存在较大的局限性,比如采集速度慢,采集精度较差,假设成本较高等。本文采用较先进的无线传感网络技术,相对于传统有线采集系统,节约成本的同时也能避免很多不必要的干扰达到更加精确的采集效果,同时友好的人机界面和优化的程序设计。使得系统能够达到低功耗,高采集速度和高精度采集。而达到这一目标,本文完成了以下几方面的工作：介绍网架健康监测系统的国内外现状,并总结了现在研究的进展及不足,针对本文的目标,介绍了本论文的主要工作和成果。(1)确认系统的硬件整体框架,选择所需器件,保证硬件系统工作时低功耗和高精度。(2)设计有处理数据能力的无线传感节点,同时设计分布式采集数据的传感网络对多通道数据进行实时采集处理。(3)设计功能强大,界面友好的人机窗口,可以将历史数据存储、制成报表和打印。也可以对实时数据进行分析、报警。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 网架结构健康监测系统研究的目的和意义
• 1.2 网架结构健康监测系统研究的国内外现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 网架结构健康监测系统的结构与方案设计
• 2.1 网架结构健康监测系统的结构
• 2.2 网架结构健康监测系统的设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 网架结构健康监测系统硬件电路的设计
• 3.1 结构健康监测系统硬件总体方案设计
• 3.2 传感器模块的设计
• 3.2.1 传感器组成
• 3.2.2 电阻应变式传感器
• 3.2.3 电阻应变式传感器的特性
• 3.2.4 电阻应变式传感器在本系统中的应用
• 3.3 数据采集与处理系统设计
• 3.3.1 滤波放大部分
• 3.3.2 A/D部分
• 3.4 数据通信系统
• 3.4.1 微控制器（MCU）
• 3.4.2 无线电收发器
• 3.5 自组无线传感网络
• 3.5.1 无线传感单元
• 3.5.2 无线传感网络
• 3.6 本章小结
• 第4章 网架结构健康监测系统软件系统的实现
• 4.1 软件部分设计
• 4.2 下位机测量软件实现
• 4.2.1 单片机主程序实现
• 4.2.2 单片机定时器设置
• 4.2.3 单片机中断程序实现
• 4.3 上位机与下位机无线通信软件实现
• 4.3.1 NRF Shock Burst模式
• 4.3.2 Shock Burst技术典型发送模式
• 4.3.3 Shock Burst技术典型接收模式
• 4.4 无线网络中的多机通讯过程
• 4.5 串行通信部分的设置
• 4.5.1 串口在工作方式1下的数据发送
• 4.5.2 串口在工作方式1下的数据接收
• 4.6 人机界面
• 4.6.1 自动报警系统
• 4.6.2 人机界面实现的功能
• 4.7 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文