基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103198638A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103198638103198638A(43)申请公布日2013.07.10(21)申请号201310152706.5(22)申请日2013.04.27(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人陈彩莲周之懿关新平(74)专利代理机构上海旭诚知识产权代理有限公司31220代理人乐艳郑立(51)Int.Cl.G08C17/02(2006.01)H04W84/18(2009.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统(57)摘要本发明公开了一种基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统，包括以下步骤：排布在铁路沿线桥梁上的传感器将有关桥梁健康的监测数据传输到汇聚节点，汇聚节点根据数据之间的时间空间相关性将数据储存在矩阵中；汇聚节点按照Diapack的数据打包方式对于储存在矩阵中的数据进行打包，并准备传输给列车；汇聚节点将信息传输给列车，列车通过对接收到的数据中不相互重叠的部分来重构整段的数据流；数据流通过网络传输给数据中心，数据中心利用MatrixCompletion算法还原丢失的大量数据。本发明大大降低了远距离传输的成本，并通过新的数据打包方式与数据重构算法相结合实现了在大量数据丢失的情况下对数据的精确还原，保证了该系统的可行性和可靠性。CN103198638ACN103986ACN103198638A权利要求书1/2页1.一种基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤100：排布在铁路沿线桥梁上的传感器将有关桥梁健康的监测数据传输到汇聚节点，汇聚节点根据数据之间的时间空间相关性将数据储存在矩阵中；步骤200：汇聚节点按照Diapack的数据打包方式对于储存在矩阵中的数据进行打包，并准备传输给列车；步骤300：汇聚节点将信息传输给列车，列车通过对接收到的数据中不相互重叠的部分来重构整段的数据流；步骤400：数据流通过网络传输给数据中心，数据中心利用MatrixCompletion算法还原丢失的大量数据。2.如权利要求1所述的基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统，其特征在于，所述步骤100包括以下步骤：步骤110：传感器将采集到的数据传输给汇聚节点；步骤120：汇聚节点构造一个二维的矩阵来储存收到的来自传感器的信息，该矩阵的每一行代表在同一位置同一传感器在不同时间测量到的数据，该矩阵的每一列代表在同一时间不同位置的传感器测量到的数据；步骤130：汇聚节点按照步骤120的储存方式根据数据之间的时间空间相关性将数据储存在矩阵中。3.如权利要求2所述的基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统，其特征在于，步骤110中，传感器采集到的数据包括以下三个信息：传感器采集到该数据时的时间、该传感器的位置、传感器测量得到的桥梁结构健康情况的数据。4.如权利要求1所述的基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统，其特征在于，所述步骤200包括以下步骤：步骤210：汇聚节点按照矩阵对角线的方向从矩阵的左上角往右下角方向的前K个数据打包成一个数据包；步骤220：若数据打包到矩阵的最后一行第x列的数据，则下一个被打包的数据为矩阵第一行第x+1列的数据；同理，若数据打包到矩阵的最后一列第x行的数据，则下一个被打包的数据为矩阵第一列第x+1行的数据；步骤230：若数据打包的过程中遇到已经打包过的数据，则自动跳到该数据的下一行同一列的数据打包，以此类推。5.如权利要求1所述的基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统，其特征在于，所述步骤300包括以下步骤：步骤310：在列车上布置n+2个AP来接收数据，其中AP0和AP1布置在列车车头的相同位置，AP(n+1)则布置在列车的车尾，其他的AP则沿着列车均匀分布；步骤320：当列车快要到达这些桥梁或者隧道时，AP0就广播出一个“开始”的信号；在汇聚节点接收到这个“开始”的信号之后，就开始广播保存在缓存区中的数据包；步骤330：当AP1到APn经过汇聚节点的传输范围时，就会接收到这部分的数据包；位于列车的车尾AP(n+1)广播一个“结束”的信号，当汇聚节点接收到这个“结束”的信号时则停止广播，列车与汇聚节点之间的通信停止；2CN103198638A权利要求书2/2页步骤340：由接收到的数据中不相互重叠的部分来重构整段的数据流。6.如权利要求1所述的基于无线传感器执行器网络的铁路桥梁结构健康监测系统，其特征在于，所述步骤400包括以下步骤：步骤410：对于接收到的数据流，对