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摘要：目前，国内许多桥梁工程建造单位在使用的造桥工艺仍然是传统的工艺技术，虽然传统的造桥工艺技术有许多让人借鉴的地方，但是由于当时造桥材料以及交通环境的影响，使得部分历史悠久的桥梁工程存在较大的安全隐患。无线传感器网络属于一种小型网络，它具有应用简单，便于安装以及成本低的特点，因此使用范围比较广泛。本文主要从桥梁健康检测体系出发，对无线传感器网络的运行原理以及在桥梁健康检测中的应用过程、应用效果进行分析，仅供参考。
关键词：无线传感器网络；桥梁监测；监测技术
1 无线传感器网络的结构与特点
1.1 无线传感器网络的结构
1.1.1网络结构
无线传感器网络通常由传感器节点、汇集节点和管理节点组成。通过在需要监测的区域内散布大量传感器来探测温度、湿度、压力、光照强度、介质浓度等环境数据，并且每个传感器之间以自组织的形式拓展成网络。传感器将探测到的环境数据以特定的方式汇集到某个节点或多个节点，最终所有数据都经过卫星、互联网或者移动通信网络传送给管理节点。
1.1.2节点结构
传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。传感器模块的功能是监测区域内的信息，将信息进行采集并转换成特定格式的数据；处理器模块的功能是处理好相关数据的采集和存储，包括自身采集的数据和其他节点传来的数据；无线通信模块的功能是与其他传感器节点进行无线通信，交换信息和数据；能量供应模块的功能是为传感器节点供能，而供能介质通常采用微型电池。
1.2 无线传感器网络的特点
1.2.1分布式和网络自组
在无线传感器网络中并没有原先设置中心节点，所有的节点都拥有相同的权限，各节点之间都是通过分布式算法来协调，可以在无人操作的情况下自动将所有节点组织到一起，自动地进行网络配置和管理，通过相应的协议和算法自动形成一个具有收发大量环境数据的无线网络[1]。为了应对环境的复杂性，无线传感器网络可以随时加入或者切除一部分节点，网络不会因此而失效或者崩溃。
1.2.2规模大
密度高无线传感器网络通常由成千上万个传感器节点组成，覆盖区域大，节点密集，以尽可能获得更为精确、完整的数据，如森林火灾监护和环境监测等。同时，也正因为无线传感器网络的规模大，密度高，网络中存在大量的冗余节点，从而使得能够从不同的角度获得尽可能多的数据，挺高了监测的精度，也降低了对单个传感器节点的精度要求，所以无线传感器网络的造价相对便宜。
1.2.3网络拓扑动态变化
无线传感器网络的拓扑结构通常是不断变化的，节点的移动、故障，节点能源的耗尽，新节点的加入，无线信道的不稳定等都有可能造成网络拓扑结构的变化，变化的时间点和方式都很难预测。这就要求无线传感器网络具有自组织和动态调整的能力，可通过各种组网技术，对各节点进行动态的管理，最大程度的利用节点资源。
1.2.4以数据为中心
无线传感器网络通常是为了完成某些任务为创建的。用户关心的是监测区域内的信息，而不是某个传感器节点上的数据。用户在使用传感器网络时，是将需要查询的信息发给网络，而不是发给某个节点，然后传感器网络收集相关数据后整合成信息汇报给用户。与以连接为中心的传统网络相比，无线传感器网络是以数据为中心的，各节点要有能聚合数据，对数据进行缓存和压缩的功能。
2 无线传感器网络系统在桥梁监测中的应用
桥梁健康检测系统是以无线传感器网络作为基础并联合多种检测技术形成的一种结构检测方案，能够利用网络系统来对桥梁现场的数据进行分析并根据桥梁具有的特点计算出结果。一般情况下，桥梁结构是否存在损伤，都可以通过该系统进行计算，而且有关工作人员可以通过计算的结果来对桥梁的补救措施进行制定，以无线传感器网络作为基础的桥梁健康检测系统，能够最大限度的对桥梁的使用年限进行延长并保证桥梁能够为人们提供安全有效的通行作用。
2.1 系统应用
2.1.1数据传感系统
数据传感系统的主要作用是对桥梁进行实时的检测，除了要对桥梁结构的响应结果进行收集之外，桥梁外在环境的影响因素也需要采纳。但是具体的应用过程，需要根据桥梁的实际情况来对传感器以及纳入的软件进行分类。
2.1.2数据采集系统
数据采集系统在进行数据采集的过程当中需要对信息的信号进行选择，然后决定信号的内容是传输的频率，因此系统在对数据进行收集时，主要识别的就是信号的传输频率[2]。系统在实际运行的过程当中，如果网络信号比较稳定，能够进行数据的实时传输，那么数据采集的内容将会更加全面。
2.1.3数据传输储存系统
数据传输系统需要根据桥梁的实际情况进行确定，它主要分为平面汇聚形式以及层次化递进的形式。如果系统使用的形式为平面汇聚形式，那么系统的节点具有功能特征相同的现象，而且检测以及对数据进行采集过程当中需要完成的内容也一致。如果系统使用的是层次化递进形式，那么整个网络系统当中将会加入一个中间节点，使得整体网络的结构会被分成两层。
2.1.4损伤识别系统
损伤识别系统是整个桥梁健康检测体系当中的关键技术，它能够通过无线传感器网络收集到的数据，进行统计和分析之后，评价桥梁结构的具体状态。但是该系统在实际运行的过程当中，仍然存在着些许不足，因为整个桥梁检测工程的范围比较大，系统无法对结构响应的细节部分进行捕抓，而且一些自然现象也会被系统误认为是结构响应，最终造成检测结果失真的现象。
2.2 技术应用
2.2.1节点部署
节点部署应用的过程需要根据桥梁建设工程的实际情况进行规划，同时结合施工单位预期的成本效益来进行综合的排演[3]。如果决定部署的设计质量较好，那么最终的检测质量也会得到极大的提升，除此之外，整个系统的信息采集能力和信息输送能力也会得到有效的完善。但是在对检测系统的节点进行选择时，工作人员必须要根据检测点的实际情况进行操作。
2.2.2时间同步
在进行后期的数据传输以及数据分析时，前期节点与节点之间是否能够找到时间同步，对于最终分析的结果以及评估的结果都会产生较大的影响。而且信息同步的问题是目前桥梁健康检测体系当中，仍然不够完善的一个问题。我们都知道节点传送的速度取决于节点网络的布置，但是节点在传输过程当中，其他不稳定的因素也会对速度造成影响。
2.2.3能量管理
无线传感器的运行需要以电力作为能源基础，所以要想整个系统能够长期处于运行的状态，就必须要具有源源不断的电力进行支持[4]。如果电量一旦耗尽，而且工作人员没有进行及时的更换，那么无线传感器收集到的数据将会出现缺漏的现象，最终造成结果延迟或者结果丢失。
结 语：
通过上面的分析，我们可以发现，在桥梁健康检测系统当中，运用无线传感器网络仍然存在一些瑕疵，使得最终检测的结果在精准性方面的效果没有达到预期的目标。因此，有关人员应该深入研究无线传感器网络应用在系统当中存在的问题，不断的对这些问题进行解决，最终达到完善桥梁健康监控系统的目的。
参考文献：
[1]费欢，肖甫，李光辉，孙力娟，王汝传.基于多模态数据流的无线传感器网络异常检测方法[J].计算机学报，2017，40（08）：1829-1842.
[2]方如举，王建平，孙伟.无线传感器网络通信的拥塞控制策略[J].电子测量与仪器学报，2016，30（04）：558-567.
[3]杨浩，王喜玮.基于区域化压缩感知的无线传感器网络数据收集方法[J].计算机学报，2017，40（08）：1933-1945.
[4]黄廷辉，伊凯，崔更申，王玉良.基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议[J].计算机应用，2016，36（01）：66-71.