本發(fā)明涉及建筑安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

相關(guān)技術(shù)中的建筑安全采用有線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而有線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)一方面需要布設(shè)大量的電力和通信線纜，成本較高，在遠(yuǎn)離城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上布設(shè)難度更大。另一方面，有線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)通常將線纜布設(shè)在建筑物之中，而大型建筑由于施工時(shí)間較長(zhǎng)，期間對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的翻新、維護(hù)和升級(jí)極為不方便。同時(shí)，在建筑施工過(guò)程中無(wú)法對(duì)建筑物的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

提供了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊、建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸模塊和建筑安全監(jiān)控中心；所述建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)布置在被測(cè)部位，用于采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述簇頭節(jié)點(diǎn)用于收集數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)該建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理和數(shù)據(jù)壓縮處理；所述建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將簇頭節(jié)點(diǎn)的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送至基站；建筑安全監(jiān)控中心用于通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接收基站的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果。

本發(fā)明的有益效果為：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果較好，可有效實(shí)現(xiàn)建筑的實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)，節(jié)省人力物力。

附圖說(shuō)明

利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1本發(fā)明的框圖示意圖；

圖2是本發(fā)明建筑安全監(jiān)控中心的框圖示意圖。

附圖標(biāo)記：

建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊1、建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸模塊2、建筑安全監(jiān)控中心3、數(shù)據(jù)分析模塊10、顯示模塊20。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參見(jiàn)圖1、圖2，本實(shí)施例提供的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊1、建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸模塊2和建筑安全監(jiān)控中心3；所述建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊1通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)布置在被測(cè)部位，用于采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述簇頭節(jié)點(diǎn)用于收集數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)該建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理和數(shù)據(jù)壓縮處理；所述建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸模塊2用于將簇頭節(jié)點(diǎn)的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送至基站；建筑安全監(jiān)控中心3用于通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接收基站的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果。

優(yōu)選地，所述建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)力數(shù)據(jù)、加速度數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述建筑安全監(jiān)控中心3包括數(shù)據(jù)分析模塊10和顯示模塊20，該數(shù)據(jù)分析模塊10將收到的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)設(shè)定的安全閾值進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果，并由顯示模塊20進(jìn)行比較結(jié)果顯示。

本發(fā)明上述實(shí)施例基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果較好，可有效實(shí)現(xiàn)建筑的實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)，節(jié)省人力物力。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)按照設(shè)定的數(shù)據(jù)采集策略采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：設(shè)置簇頭節(jié)點(diǎn)在其任期內(nèi)始終處于活動(dòng)狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)在每一次采集建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)始前以隨機(jī)概率進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)，定義隨機(jī)概率的計(jì)算公式為：

其中，

式中，ω(si)表示數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si的隨機(jī)概率，d(si,si′)表示數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si與其所屬的分簇中的簇頭節(jié)點(diǎn)si′的感知數(shù)據(jù)間的曼哈頓距離，k為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si所屬的分簇中所具有的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，ε為設(shè)定的誤差閾值；q為感知數(shù)據(jù)的維度數(shù)目，μl(si)表示數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si的第l維度的感知數(shù)據(jù)分量，μl(si′)表示簇頭節(jié)點(diǎn)si′的第l維度的感知數(shù)據(jù)分量。

本發(fā)明上述實(shí)施例的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊1中，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)按照隨機(jī)概率進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)，使得屬于同一個(gè)分簇內(nèi)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)能夠輪流進(jìn)行建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集，其他數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)則可以進(jìn)入休眠狀態(tài)以保存能量，其中，隨機(jī)概率的計(jì)算公式中引入了曼哈頓距離，利用感知數(shù)據(jù)間的曼哈頓距離來(lái)衡量感知數(shù)據(jù)間的差異程度，從而計(jì)算得到的隨機(jī)概率傾向于使得與簇頭節(jié)點(diǎn)的感知狀況差異較大的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)能夠進(jìn)行更多的數(shù)據(jù)采集，有利于保障數(shù)據(jù)采集的精度。

其中，進(jìn)行下述的兩個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)間的曼哈頓距離的計(jì)算時(shí)，參考數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si與其所屬的分簇中的簇頭節(jié)點(diǎn)si′的感知數(shù)據(jù)間的曼哈頓距離的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

優(yōu)選地，所述簇頭節(jié)點(diǎn)從數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)中選出，定義篩選機(jī)制為：

(1)各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)根據(jù)基站的分簇命令，通過(guò)調(diào)整發(fā)射功耗調(diào)整自身的通信距離為設(shè)定的通信距離閾值，并向通信距離范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)交換自身的剩余能量和最近的感知序列信息；

(2)每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)接收通信距離范圍內(nèi)鄰居節(jié)點(diǎn)交換的信息后，根據(jù)下列公式計(jì)算各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的簇頭競(jìng)爭(zhēng)能力：

式中，p(si)表示數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si的簇頭競(jìng)爭(zhēng)能力值，e(si)表示數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si的剩余能量，e(sj)表示數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si在通信距離范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)sj剩余能量，m為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si在通信距離范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，m′為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si在通信距離范圍內(nèi)的相似節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，其中定義所述的相似節(jié)點(diǎn)為感知數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si的感知數(shù)據(jù)的曼哈頓距離小于d′/2的節(jié)點(diǎn)，d′為設(shè)定的曼哈頓距離閾值，d(si,sj)表示數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si在通信距離范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)sj的感知數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)si的感知數(shù)據(jù)的曼哈頓距離，η為設(shè)定的權(quán)重因子，ξ為設(shè)定的調(diào)整因子，η和ξ的取值范圍均為[0,1]；

(3)將p(si)＞0的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)作為備選簇頭節(jié)點(diǎn)，形成備選簇頭節(jié)點(diǎn)集合，對(duì)備選簇頭節(jié)點(diǎn)集合中的備選簇頭節(jié)點(diǎn)按照自定義的過(guò)濾規(guī)則進(jìn)行過(guò)濾處理，將過(guò)濾后的備選簇頭節(jié)點(diǎn)集合中的備選簇頭節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)；

(4)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，計(jì)算該數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與各簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離，選出距離最小值對(duì)應(yīng)的簇頭節(jié)點(diǎn)，將該數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)加入到該選出的簇頭節(jié)點(diǎn)所在的簇中。

本優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)定義的篩選機(jī)制從數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)中選出具有簇頭競(jìng)爭(zhēng)能力的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)，再由簇頭節(jié)點(diǎn)收集和發(fā)送簇內(nèi)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中由各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)直接發(fā)送建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到基站的方式，本優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)據(jù)收集具有更高的能量效率，數(shù)據(jù)精度損失小，大大延長(zhǎng)了建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效工作壽命；其中，定義了簇頭競(jìng)爭(zhēng)能力值的計(jì)算公式，在該計(jì)算公式中，考慮了數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的剩余能量值和與鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)相似度，使得計(jì)算出的結(jié)果能夠作為判定該數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)能否成為簇頭節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)，保證了篩選機(jī)制的科學(xué)性，從而能夠保障建筑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度和采集效率。

優(yōu)選地，所述自定義的過(guò)濾規(guī)則為：

若備選簇頭節(jié)點(diǎn)集合中存在兩備選簇頭節(jié)點(diǎn)si′、sj′滿足下列公式，則比較兩者的簇頭競(jìng)爭(zhēng)能力值，將簇頭競(jìng)爭(zhēng)能力值較低的備選簇頭節(jié)點(diǎn)從備選簇頭節(jié)點(diǎn)集合中刪除，將備選簇頭節(jié)點(diǎn)集合中剩余的備選簇頭節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)：

式中，d(si′,sj′)表示兩備選簇頭節(jié)點(diǎn)si′、sj′的感知數(shù)據(jù)間的曼哈頓距離，d′為所述設(shè)定的曼哈頓距離閾值，表示備選簇頭節(jié)點(diǎn)si′在通信距離為0.8d范圍內(nèi)的相似節(jié)點(diǎn)集合，表示備選簇頭節(jié)點(diǎn)sj′在通信距離為0.8d范圍內(nèi)的相似節(jié)點(diǎn)集合，其中d為所述的設(shè)定的通信距離閾值，表示備選簇頭節(jié)點(diǎn)si′的相似節(jié)點(diǎn)集合與備選簇頭節(jié)點(diǎn)sj′的相似節(jié)點(diǎn)集合中包含的共同的相似節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，n′為備選簇頭節(jié)點(diǎn)si′與備選簇頭節(jié)點(diǎn)sj′所具有的相似節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

本優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)自定義的過(guò)濾規(guī)則，在兩個(gè)相似度較高的備選簇頭節(jié)點(diǎn)中選擇簇頭競(jìng)爭(zhēng)能力值較大的備選簇頭節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)，能夠相對(duì)減少分簇的數(shù)量，從而減少同時(shí)工作的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，進(jìn)一步節(jié)省建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量，保障建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期有效工作。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。