[发明专利]基于物联网的机场声发射结构健康与安全监测系统

说明书

技术领域：

本发明涉及传感器、通信、自动控制、人工智能以及物联网技术领域，特别是基于物联网的机场声发射结构健康与安全监测系统。 

背景技术：

随着中国经济的突飞猛进，在国内新建或扩建机场的热潮也愈来愈高涨。据业内人士预测，近五年内中国航空每年的增长率可达100％。目前针对机场建设市场的发展需求，各国均推出高新技术来提升机场的质量和安全标准。例如美国通用电气在2009年1月14日公开的申请号为CN200680048671的中国发明专利申请“微波检测系统和方法”，提出一种微波检测系统，它包括发送器/接收器、调制反射器和处理器等，可以快速检测机场受监控区域的物体，并定位。还有中国发明专利(专利号：CN200710079468)“机场跑道警示系统”，它是依靠设置在跑道两侧的警示灯具、传感器和在连路道入口处的主显示灯及塔台的中央控制单元来实现对跑道上的突发事件及时发出警示。又如中国民航华东管理局在1996年6月12日公开的中国发明专利(专利号：CN95113331)“激光助航系统及其使用方法”，它是利用可见光激光器、雷达控制仪、能见度激光探测仪和控制器组成的系统，使飞行员在当时气象能见度二倍以上的距离上发现“激光下滑航道”，使着陆安全，对提高航班正常率、减少飞行复飞、返航、备降等都有重要作用。尽管人们运用激光、雷达、微波、视频等高科技手段已经极大地提高了机场安全运营和结构健康的监测/监管能力。但是，要满足新 一代机场的在线监测和“零距离”监管的市场需求，还须努力。 

这里所谓的在线监测指的是在线监测机场声发射结构健康与安全，即时获取与处理机场混凝土结构在变形、受压或扭曲过程中所产生的声发射信息，做到提前预测，及时维护，减少损失。 

这里所谓的“零距离”监管指的是机场声发射结构健康与安全的“零距离”监管，利用声发射在线监测所获取的故障或事故信息，能在第一时间里传递给所有相关成员(其中包括维护工、塔台指挥员、工程设计师和主管领导)，实现科学应对，安全高效。 

发明内容：

本发明的目的是为新一代机场的在线监测和“零距离”监管提供一种基于物联网的机场声发射结构健康与安全监测系统。 

本发明采用的是一种使用声发射智能传感器的物联网技术方案。它由信息感知层、无线/有线通信层及智能信息处理层三层融合而成。首先，在信息感知层着重描述了声发射智能传感器的无线网络，对机场混凝土结构实现无障碍、无盲点的全覆盖。然后，无线/有线通信层利用M2M互联网实时、准确地将声发射信息传输到智能信息处理层。最终，在智能信息处理层，运用云计算、数据挖掘与模式识别等各种智能计算技术实施信息数据分析和决策，完成机场声发射结构健康与安全的在线监测和“零距离”监管。 

所说的声发射智能传感器的无线网络对机场混凝土结构实现无障碍、无盲点的全覆盖，指的是采用微创方法或钢筋捆绑法把声发射智能传感器嵌入机场混凝土结构内部，做到既不影响机场上面原有的设备装置——可谓无障碍，又 能铺设到跑道、滑行道和停机坪等机场所有的混凝土结构中去，实现无盲点、全覆盖。 

所说的一种使用声发射智能传感器的物联网，指的是把物联网技术和声发射无损检测技术集成在一起创新开发出智慧的民用工程，例如水库、大坝、核电站、高速公路、交通枢纽和大桥隧道等等。 

所说的声发射智能传感器指的是一种低功耗、本质安全的微电子装置，即以声发射感知为主的一种复合式传感器，如声发射/红外、声发射/超声波和声发射/温湿度等多重信号同时获取，它还具备无线/有线通信和自适应的数据萃取与能量捕获功能。 

所说的无线/有线通信层是指信息感知层和智能信息处理层同互联网之间的互联互通。然而，其中的信息不像互联网处理的信息那样都是人创造的信息，在此，基于物联网的机场声发射结构健康与安全监测系统处理的信息不仅有人为信息，还包括各种物理现象(如声发射、热辐射等等)通过M2M所直接反映出来的信息，且这些信息随时随地互联互通，但每次无线/有线通信的信息量一般较小。 

所说的智能信息处理层是指基于物联网的机场声发射结构健康与安全监测系统的分析决策层面。它经过信息感知层和无线/有线通信层所获得的声发射信息数据，再利用云计算、数据挖掘与模式识别等各种智能计算技术进行分析决策，完成机场声发射结构健康与安全的在线监测和“零距离”监管。 

本发明具有如下有益效果：