技术开发

未申请专利

本项目由清华大学、无锡源清慧虹信息科技有限公司共同完成。本项目在无线智能传感器的时间同步、低功耗、智能算法、振弦动态采样等方面进行了深入研究，取得了若干国际领先的成果。本项目还研究了基于云平台进行监测数据处理、分析和使用的方法。 作为物联网技术的重要组成部分，无线传感器网络技术的日益成熟，以及基于动态特性的结构分析算法的不断完善，使得适用于城市基础设施的大规模、低成本结构监测成为可能。 本项目具有多项国际国内领先技术，开发了一系列高精度、高敏度、高智能、低功耗、低延时、长寿命的结构监测用传感器。其中包括无线传感器时间同步技术，时间同步精度为10微秒量级，远高于结构安全高级分析所需的1毫秒量级精度，有效确保数据分析质量；极低功耗传感技术，综合运用低功耗设计、智能休眠机制、电池电源管理等方法，实现最佳100uA@3V的低功耗，令传感器和采集仪的工作寿命可延长至5到8年，大幅降低维护难度及成本；突破性的动态振弦采样技术，通过同步激励和高级信号处理技术，突破振弦类传感器的原理局限，实现最高100Hz的动态振弦采样；智能算法技术，令传感器和采集仪在传输原始感测数据的基础上，增加对数据包含信息的识别及分析提取智能，可提升有效数据、关键数据或预警数据的分拣效率、准确率，减少无效数据、过度冗余数据的传输，具备异常或紧急条件下的独立工作能力，可帮助用户在必要时形成基于分布式智能的结构安全监测。 在云服务方面，传感云平台能够高效地通过云计算管理大量各种类型传感器，快速汇集传感数据，快速进行专业数据分析，并随时随地随需提供重要分析结论的服务性平台，可免除数据分析平台的重复开发和建设。传感云平台主要提供：云采集，在云端汇聚各种传感数据，突破传感器及其硬件平台兼容限制；云图表，在云端提供各种实时图表，快速掌握监测动态；云预警，在云端设置各种多级预警值，实现实时预警监测和多级报警；云分析，在云端自动进行多种专业分析，快速提供易懂易用的分析结论。 无线传感网技术的采用降低了现场监测网络的实施和运维成本（实施成本仅为现有有线监测技术的三分之一到四分之一，安装和部署时间不到有线监测技术的二分之一）；云服务平台的采用降低了用户的硬件设备投资和运维成本，使得更多的基础设施可以实现实时监测和结构评估以及信息化管理。无线传感网技术以及传感云服务的整合运用，使得本项目在智慧城市的基础设施管理上有更广阔的推广应用空间。

本项目在泉州湾跨海大桥、安徽铜陵长江大桥、嘉绍大桥、西双版纳澜沧江大桥、四渡河大桥、山东樵岭前特大桥、刘江黄河特大桥、无锡蓉湖大桥、无锡开源大桥、南通如泰大桥、南通新江海河大桥，以及刚果(布)布拉柴维尔沿河大道斜拉桥等共20余座大型桥梁上进行了验证，可在不降低传感精度、测点规模和数据准确性等前提下，综合降低50%以上的建设和运维成本，减少70%左右的建设时间，延长200%-300%的传感器寿命，对传统的、基于有线方式的监测系统具较为明显的可替代性和互补性。 本项目实现精度自适应的时间同步。同步精度10μs，收敛速度快于传统方式100%以上，精度可调可自适应；本项目研发的传感器平均功耗低至100μA（3V时），比现有同类传感器工作寿命提高2-3倍；实现振弦类传感器动态采样。采样率5-100Hz，频率信号精度0.1Hz-0.4Hz；实现基于功率谱峰值突出预处理的索力算法。基频解算精度0.1%-1%FS。