基于无线传感器网络的建筑安全监测技术研究

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1、万方数据博士学位论文基于无线传感器网络的建筑安全监测技术研究StudyonBuildingSecurityMonitoringTechnologyBasedonWirelessSensorNetworks学号：10809038指导完成教师：日期：大连理工大学DalianUniversityofTechnology万方数据大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使用过

2、的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：作者签名：大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目：作者签名：导师签名：答辩委员会主席：日日期：21纡血月卑日万方数据大连

3、理工大学博士学位论文摘要近年来，无线传感器网络技术飞速发展，其连接物理世界和计算机世界的桥梁作用得到了广泛应用。无线传感器网络不但布线成本低、监测精度高、容错性好，而且能够远程监控，在故障诊断与安全监测等方面有突出优点。随着建筑安全事故的频发，如何对建筑的安全状态进行实时和有效的监测，避免由于结构损伤、火灾或室内环境变化引起的建筑安全事故，同时为建筑的健康维护和保养提供及时、科学的指导，已经越来越受到人们的广泛关注，建立一种基于无线传感器网络的建筑安全监测系统具有非常重要的]里论意义和实用价值。．本文分析了建筑安全监测技术研究现状、进展及面临的挑战，阐述了

4、无线传感器网络的发展、特点及结构，研究了基于无线传感器网络的建筑结构健康监测、建筑火灾安全监测和建筑室内环境监测三个领域的监测方法，结合存在的问题提出了相应的解决方案和策略，主要内容如下：1．针对建筑结构健康监测实时性差、现有算法资源消耗大、实际应用效果不稳定等问题，在基于无线传感器网络的建筑结构健康监测系统中，提出了一种基于遗传．蚁群优化的组播路由算法和多跳路由算法，较好地解决了网络的服务质量问题，提高了网络的稳定性和监测的可靠性；采用改进型的蚁群算法，制定了无线传感器网络能量管理策略，降低了监测网络的能耗，延长了网络寿命。2．针对建筑火灾安全监测单代理

5、节点功能有限、拓扑结构复杂、带宽要求高等问题，在基于无线传感器网络的建筑火灾安全监测中引入了多代理理论，提出了一种火灾监测网络的动态任务调度算法，较好地解决了多监测任务调度中的大规模计算问题，提高了任务调度的效率；采用基于D．S证据理论的数据融合算法对监测数据进行实时处理，提高了监测系统对异常情况报警的准确性和可靠性，降低了火灾误报和漏报率。3．针对建筑室内环境监测传输数据量大、频谱资源紧张、传感器节点能源局限等问题，建立了建筑室内无线终端通信频谱感知模型，提出了一种基于支持向量机的频谱感知算法，能够实时、准确地对设备终端进行频谱感知，有效地提高了频谱资源

6、的利用率；提出了一种基于压缩感知理论的网络节能算法，在保证无线传感器网络整体监测精度和效率的前提下，提升了网络数据采样效率，降低了传感器节点的能源消耗，提高了网络使用寿命。关键词：无线传感器网络；建筑安全监测；路由算法；任务调度；网络节能万方数据基于无线传感器网络的建筑安全监测技术研究ABSTRACTInrecentyears，withtherapiddevelopmentofwirelesssensornetworks(WSNs)，ithasbecomeabridgewhichconnectsthephysicalworldwiththecomputer

7、world．Wirelesssensornetworksnotonlyhavetheadvantageslikelowwiringcost,highmonitoringprecision，goodfault-tolerance，etc．，italsocanbemoniteredremotely．Ithasoutstandingmeritsinfaultdiagnosis，securitymonitoring，andSOon．Sincethebuildingsecurityaccidentshappenedfi'equently，howtotakereal-

8、timeandeffectivemonitoringforbuil