[01278019]物联网架构下智能无线加速度传感器网络技术的研究

本课题针对传统的有线桥梁健康监测系统中需布设大量线缆传输信号、故障率高、排除故障难度大、日常维护工作繁重、成本高等不足，采用物联网/无线传感器网络技术构建桥梁健康监测系统，并接入互联网，借助网络更有效地交换信息，进一步提高系统智能化水平，降低工作强度与难度。

对物联网桥梁健康监测系统中的核心技术：智能无线加速度传感器节点、无线加速度传感器网络、物联网网关技术以及实施数据压缩技术进行了研究。

本课题涉及物联网技术、无线通信技术、嵌入式技术、MEMS技术等多学科多领域的知识内容。课题组在细致全面分析的基础上，对课题的各个方面进行科学地规划与组织，并行交叉地开展工作，采用理论研究与现场实际研究相结合、专业研究人员与现场工程师相结合的技术方案对本课题展开研究。

本课题主要完成了以下几个方面的研究： （1）从设计的小型化、低功耗、低成本、高可靠性角度出发，采用模块化设计方法，对无线MEMS加速度传感器的传感处理、微处理、存储器、无线收发以及能源模块进行了设计、调试，研制出一款基于ZIGBEE技术的无线MEMS加速度传感器。

（2）设计并实现了基于平面网（Mesh）结构的健康监测ZigBee无线自组织传感网络，在搭建桥梁健康监测系统时，无需布设传输线缆，大大降低了系统的安装施工难度，节约了成本。

（3）对在物联网桥梁健康监测技术中起重要作用的物联网网关进行了设计优化，将桥梁结构状态监测的数据传输至互联网，使得数据传输距离不受限制，实现了远程、实时、在线桥梁健康监测。

（4）采用线性回归和非线性回归中的多项式拟合方法对流数据进行分段曲线拟合，对每个传感器节点采集到的数据进行实时压缩，并在物联网网关处进行数据还原，使得在保证压缩传输后的流数据精度前提下大大减少数据传输量，节省网络带宽和能量，减少数据的频繁冲突碰撞，延长网络的生命周期。