无线传感器网络在工程中的应用研究

随着建筑结构的日趋复杂化，尤其是大型建筑结构在施工过程和建成使用期间的安全性成为人们日益关心的问题。为此需要构建一些系统用于不间断地评估结构的健康状况，健康监测技术使工程人员通过监测结构的动态反应来识别结构的特性，并以此在结构使用期间对结构进行安全评估，以期早期发现潜在的问题，从而采取有效的补救措施。

一个完整、可靠、高效的结构健康监测系统由以下几部分组成：①监测量，包括结构参数（如：加速度、位移和应变）与环境参数（如：风、温度、地震和活荷载）；②监测系统硬件系统，包括各种类型的传感器、信息传输设施和中心处理设备；③与数据采集、数据传输和数据处理相关的各种技术和方法，这些技术和方法的选择是与整个监测系统的构建方式密切相关的。

传感器作为监测系统的基本组成部分，在整个系统中起着举足轻重的作用。传统的传感器是用来测量一个物理、生物或化学参量的，诸如：位移、加速度、压力、温度、湿度、氧气和一氧化碳的含量等，并将其转换成电信号抑或电压或电流。随着微控制单元和微型处理器技术在传感器上的应用，在20世纪80年代中期产生了新一代的传感器+智能传感器。区别于传统传感器只能作为敏感元件，检测物理量的变化，智能传感器包括测量信号调理（如滤波、放大和A/D转换等）、数据处理以及数据显示等。(www.xing528.com)

传统的传感器在实际应用中，要通过导线与监测中心的数据采集设备或计算机系统相连接，导线的数量也会随着传感器数量的增加而增加，不仅工作量大，而且安装和维护起来也需要大量的经费。这种情况在计算机网络技术出现后有所改观，传感器的生产者以及使用者均努力将网络技术应用到他们生产或使用的传感器中并组成传感器网络，传感器网络中各传感器的连接类似于通过局域网（LAN）将个人电脑连接在一起，这样可以通过一根电缆或总线将多个传感器连接在一起，所有传感器的数据都可以使用网络通信协议在电缆上进行传输。连接在总线上的传感器节点，如同局域网中的计算机一样相互独立互不影响，使传感器更易于安装和更换。

近年来随着微电子机械加工技术（MEMS）、无线通信和数字电路的进步，促进了尺寸较小并能在短距离通信的低价、低能耗、多功能的传感器节点的发展，人们也随之将目光集中在微传感器间通过无线网络与监测中心进行通信的研究上，即无线传感器网络。作为当前各国研究的热点，无线传感器网络已经被应用于各个领域，包括：战场敌方军事车辆的跟踪、环境监测、精细农业、医用监测及土木工程智能监测等。