基于新型光纤智能结构的远程监控物联网系统设计

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1、基于新型光纤智能结构的远程监控物联网系统设计摘要：针对现有光纤智能结构自诊断、自修复系统存在的问题，提出并设计了一种基于ARM和GPRS的液芯光纤智能结构的远程监控物联网系统，系统主要包括光源、液芯光纤智能结构、光电检测模块、A/D转换模块、ARM微控制器、GPRS无线通信模块、Internet和监控中心服务器。其中液芯光纤智能结构是由特制的液芯光纤埋入复合材料中构成，采用GPRS无线通信技术，结合以S3C2440为核心处理器的ARM嵌入式技术，同时在中心采用自主设计的监控可视化软件直接输出结果，具有直观可靠、控制简单等优点。本文还对液芯光纤智能复合材料结

2、构进行承载实验研究，并采用BP神经网络理论对实验数据进行分析和载荷位置判定，研究结果表明该监控系统性能稳定且效果明显，对复合材料结构载荷位置能够作出准确判断，初步实现了复合材料结构的自诊断。关键词：液芯光纤智能结构；远程监控；承载定位；物联网中图分类号：TN247文献标志码：A文章编号：1005-261503-0453-06DesignofRemoteMonitoringInternetofThingsSystemforNewOpticalFiberSmartStructureShenLingbin，ZhaoZhimin，YuXiaoleiAbstract

3、：Accordingtothelimitationsoftheexistingself-diagnosisandself-repairingsystemforopticalfibersmartstructure，asystemofremotedatacommunicationforliquid-coreopticalfibersmartstructurebasedonARMandGPRSisproposed.Thesystemmainlyconsistsoflasersource，liquid-coreopticalfibersmartstructure，

4、microcontroller,GPRScommunicatemodule，lightsourceusingforrepairing,internetandmonitoringcenter.Theliquid-corefiberopticsmartstructureismadeupofthespecialliquid-corefiberembeddedintocomposites.ThesystemusestheGPRSwirelesscommunicationtechnology，combiningwiththecoreprocessorS3C2440A

5、RMembeddedtechnology.Andinmonitoringcenter,avisualsurfacesoftwareisdesignedusingMicrosoftVB.Ithastheadvantagesofintuitiveandtrustiness.Meanwhile，theexperimentofloadingiscarriedout.AndthedataofexperimentsareanalyzedbyBPnetworktheory.Theresearchresultsshowthatthemonitoringsystemisst

6、able，efficientandreliableandthepositionofloadingcanbelocatedexactly.Thecompositeself-diagnosisisrealizedpreliminary.Keywords:liquid-coreopticalfibersmartstructure；remotemonitoring；loadlocation；internetofthings基金项目：国家自然科学基金资助项目；江苏省自然科学基金青年基金资助项目；中国博士后基金资助项目；江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目。收稿日

7、期：2014-01-17；修订日期:2014-12-17智能结构是近年来新材料领域的研究热点，研究综合了电子、测试、信息、固体力学和控制技术等学科知识，它的发展非常迅速，在诸多领域受到重视并得到越来越广泛的应用。例如，采用智能结构技术来进行硬盘驱动器的振动控制从而改善伺服性能［1］，在航空领域中实现智能蒙皮、自适应机翼、振动噪声控制［2］等。通常，将光纤技术应用于先进复合材料中，并配以相应监测与控制系统就构成了光纤智能结构［3］。国内外对光纤智能结构状态监控的研宄以及监控系统的设计己经取得了一些成果，完成了各种监控系统设计［4-6］等。目前在智能复合材料监

8、测系统中应用最多是光纤光栅传感器，但是光纤光栅只能作为传感元件监测