無線感測器網路應用於結構健康監測之系統開發

Abstract

本論文開發一套結構健康監測系統，該系統包含了無線感測器網路、資料接收系統與系統識別分析介面。無線感測器網路可分為軟體和硬體兩大主軸。軟體包含網路通訊協定、感測節點所使用的嵌入式系統、網路的管理等；硬體則有感測器、微處理器、無線射頻晶片等。於硬體建置方面，將會挑選數款感測器，包括了ADXL322 MEMS 加速度規、VSE-15D 傳統速度計與DT50 雷射測距儀，並與本文所採用的無線感測器平台Supernode 作結合，並提出了感測器、類比數位轉換器等相關硬體平台的選擇要點。於軟體開發方面，在無線網路通訊協定上則是採用IEEE802.15.4 當成主要的傳輸方式，具有低耗電量及大量節點數等特點，此外無線網路軟體則是採用達盛電子所自行研發的U-NET 網路堆疊軟體。開發完成之無線感測器，會使用小型構架置於小型振動台上，進行系統驗證，並使用有線感測器進行比較。 資料接收系統與系統識別分析介面是使用C#（C Sharp）程式語言進行使用者介面開發。本研究建立一套無線感測器網路的後端處理程式，程式會解讀無線感測器傳回來的封包，並即時把歷時圖顯示於螢幕上，資料傳輸完畢之後即可選擇不同系統識別方法進行系統識別。系統識別方法是採用快速富利葉轉換、隨機遞減法與ARMA 識別法，並將上述方法撰寫於同一介面中，讓使用者可以快速的選用不同的識別方法進行識別。無線感測器網路、資料接收系統與系統識別分析軟體，這三方面形成一個完整的結構健康監測系統。