基于无线网络传感器的土木工程结构状态检测-控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 PAGE PAGE 6 PAGE PAGE 11 1.3.1 无线传感器网络相关领域研究现状 无线传感器网络目前是 一个非常活跃的一个新领域。上世纪 80 年代 ，在电子技术 和计算机技术的双重推动下 ，无线网络也得到了很好的发展。随后美国发动了真正意义 上的现代无线网络传感器技术的研究。其后，该技术有如雨后春笋 ，迅速在全世界蔓延 开来，相关研究工作也在各主要的发达国家中轰轰烈烈地开展起来 ，并相继被一些重要 的权威机构预测为将改变世界的重要新技术。从 20 世纪 80 年代开始 ，经过数十年的初 级研发阶段，到 90 年代开始，无线传感器网络已经开始慢慢的融入了我们的生活当中。 从手机的 GSM 网络到红外传感技术、蓝牙技术、 Wi-Fi 技术等等都以不同的工作方式， 不同的传输速率为我们实现了信息的传递与网络的连接。借此 ，我们成功的从繁琐的蜘 蛛网式电缆中解放了出来，为我们的信息传递提供了方便，大大的提高了我们的生活以 及工作效率。 最早在冷战时期，无线传感器网络已经被美国在研究和应用。当时美国花巨资建立 了一套海底声响检测系统用来监视前苏联的核潜艇行踪。随后 ，传感器网络在军事等顶 尖领域得到广泛的应用 ，其中包括防空雷达网络等。 1978 年美国国防部高级研究计划局 (DARPA) 在卡耐基-梅隆大学召开了分布式传感器网络的研讨会。随后在 1979 年， DARPA 提出了分布式传感器网络计划一 -DSN飞 1998 年该部 门又提出了传感器信息技术计 划一一SensIT2000 年，传感器网络被美国国防部列为国防技术中的五个尖端领域之 一。 2003 年，无线传感器网络技术被美国著名杂志《技术评论》评为未来将改变人类生 活的十大技术之首。毋庸置疑，这些计划与评论都对无线传感器网络的发展起到了重要 的推动作用。 随后不久，关于无线传感器网络的研究，国际 上就出现了一些非常有影响力和代表 性的科研项目。比较有名气的有遥控战场传感器系统、智能尘埃、 In telreg、网络中 心战及灵巧传感器网络、 Smart-Its 项目、行为习性监控项目等。特别是 2008 年美国刚 刚试验成功的低成本地面无线传感器网络 狼群 标志着现代无线电子战争得到的重大 突破并进入了新的研究阶段。在俄亥俄州正在开发 一种被命名为沙地直线 的新式无 线传感器网络系统 ，它可以在任何地方布置电子绊网 (tripwire) ，在这个网络中只要 有运动中的高金属含量目标都可以被侦查到。 由于全球气温普遍上升，索诺马溪谷的气温变化尤为剧烈，短时间内大幅上升。位 于吉克庄园的一位葡萄酒商担心气温变化会影响葡萄生长 ，于是他在每棵葡萄树 上都装 了小型的无线传感器 ，从而利用 Zigbee 无线网络密切地监视着自己的葡萄园田地。这 些传感器虽然只有一枚硬币的大小 ，但是可以利用它检测到土壤的温度和营养成分等数 据的变化。从而保障了葡萄的正常生长。 2002 年，英特尔公司把 32 个微型无线传感器洒落在缅因 州的 大鸭岛上 ，它们 自行组网井读出早上气候的变化规律 ，从而了解了海燕的生活习性。第 二年，研究人员 又用了 150 个装有微电池的换代传感器进一步了解评估了这些海燕以及它们巢穴的条 件。他们的最终目的就是要能让人类对全球任何敏感野生动物的生活习性以及其栖息地 进行无入侵和无破坏式的监测。 2004 年日本宣己开发出世间上体积最小的无线传感器网络终端，该终端虽然体积 小，但可以搭载亮度、红外 、温度、加速度等各类传感器。另外 ，三菱电机公司也设想 开发一套无线传感器网络用于家庭以及楼宇内的通讯，目标是取代现有的有线网络 ，并 计划于 2008 年投入使用。 在国内 ，无线传感器网络的研究于 1999 年正式出现在中国科学院《知识创新工程 试点领域方向研究》的报告中 ，作为信息与自动化研究领域的五个重大项目之一。 2001 年在中科院的委托下 ，微系统研究与发展中心在上海微系统所成立成立，随后该中心在 无线传感器网络的研究方向中陆续部署了若干重大研究项目，参与单位有数十家研究所 和高校，在相关方面很快就取得了一些研究成果并于 2004 年在北京进行 7演示。随后 ， 国内有几十所高校也陆续开始了对无线传感器网络的研究与应用 ，同时在该领域也出现 了一批有代表性的公司，都已经取得了丰硕的科研成果，如无线龙、浙大中控等。 1.3.2 土木工程结构状态检测相关领域研究现状 国外从上世纪80 年代开始陆续建立起了各种规模的桥梁健康监测系统 ，并逐步开 始应用与高层建筑中。在