课题组根据研究计划与合同,主要对适合大跨度空间结构故障预警的无线传感技术进行了重点攻关,同时对现有成熟的光纤传感技术进行了改进与开发,共形成新产品14项。

    根据模块化设计思路,项目组目前开发的基于各类测试参数的无线传感产品系列包括:无线传感及组网基站系统(WSN)、无线加速度传感器(WAS)、无线应变传感器(WSS)、无线温度传感器(集成于无线振弦式应力传感器)(WTS)、无线位移传感器(WDS)、无线气压温度传感器(WBS)、无线风速风压传感器(WWS)、无线振弦式应力传感器(WCS)、太阳能收集供电系统(SEH)。


无线传感及组网基站系统(WSN)

    无线传感基站与上述各类传感器组成完整的组网监控系统。其为项目组自主研发的动态接力点组网系统,实现单线路动态接力点组网,树状网络组网,以及基于路由发现的智能网络组网技术,具体见后文智能组网技术。

    性能参数: 无线讯号单点(RF)发射距离达到300m; 组网区域理论上通过接力点传输可任意扩展,目前测试可实现10万m2以上的单体结构组网;无线讯号接收通道大于100个(鸟巢国家体育场为114个); 信息采样频率范围单通道振动加速度最高可达2000Hz; 数据包遗失率100米以内小于千分之一,100米~300米可保证99%以上的传收率;系统最长连续工作时间目前为宁波廊桥钢结构8000小时,目前仍在继续工作中。

无线加速度传感器(WAS)

    无线加速度传感器分为内置与外置两种,产品结构紧凑,体积小巧,内置加速度传感芯片,封装在PPS塑料外壳内,外置加速度传感元件相对测量精度更高,通过磁铁吸附于钢结构表面。

    性能参数:采样频率1~2000Hz,精度0.001m/s2,灵敏度0.1%,能耗100mw,量程-2g~2g。

无线应力应传感器(WCS)、无线温度传感器(WTS)

    采用表面式谐振弦自修正钢弦应变传感器,通过与结构协同变形,引起钢弦变化,输出相应的频率信号,信号经过多次滤波放大及分析操作得到精确应变信息。由于内置温度传感器,在监测温度的同时,可自动修正应变测量温度影响,而无需额外温度补偿感应器。WCS用于监测钢结构应力应变参数,优点是长时间监测性能稳定,采样频率相对较低。

    性能参数:采样频率1Hz,精度0.01με,灵敏度0.1%,能耗150mW,量程±2000με。