桥梁健康监测系统设计
桥梁健康监测系统方案
桥梁健康监测系统方案1. 介绍本文档旨在提出一种桥梁健康监测系统方案，通过利用现代科技手段，实时监测和评估桥梁的结构健康状况，从而提早发现潜在的问题并及时采取措施进行维修和保养，确保桥梁的安全运行。
该方案利用传感器技术、数据采集与处理技术、远程监测与管理平台等关键技术，为桥梁管理部门提供全面的健康监测服务。
2. 方案设计2.1 传感器技术在桥梁健康监测系统中，将采用多种传感器来监测桥梁的各项关键指标。
例如，加速度传感器可以用于监测桥梁的振动情况，倾斜传感器可以用于监测桥梁的倾斜角度，温度传感器可以用于监测桥梁的温度变化等。
这些传感器将被安装在桥梁的关键位置，通过无线通信技术将采集到的数据传输到数据采集与处理系统。
2.2 数据采集与处理技术数据采集与处理技术是桥梁健康监测系统中的核心技术之一。
采集到的传感器数据将通过数据采集设备进行实时采集，并传输到数据处理系统。
在数据处理系统中，利用数据挖掘、机器学习等技术对采集到的数据进行分析和处理，从而得出桥梁健康状况的评估结果。
同时，数据处理系统还可以根据预设的规则进行异常检测，并及时发出报警。
2.3 远程监测与管理平台为了方便桥梁管理部门实时监测、管理和维护桥梁，本方案还将建立一个远程监测与管理平台。
该平台通过互联网连接数据处理系统和桥梁管理部门，实时接收和显示桥梁的健康状况数据，并提供数据可视化界面，方便管理人员进行数据分析和决策。
此外，远程监测与管理平台还可以通过短信、邮件等方式向管理人员发送桥梁健康状况的报告和警报。
3. 方案特点3.1 实时监测本方案利用传感器技术和数据采集与处理技术，实现对桥梁健康状况的实时监测。
监测到的数据可以立即传输到数据处理系统，并通过远程监测与管理平台进行实时显示和分析，从而及时发现潜在的问题并采取措施。
3.2 自动报警数据处理系统可以根据预设的规则进行异常检测，一旦发现桥梁健康状况异常，将自动发出报警。
报警信息可以通过远程监测与管理平台向管理人员发送，以便及时采取措施进行维修和保养，确保桥梁的安全运行。
桥梁健康监测系统的解决方案
02
03
混合通信
结合有线和无线通信方式，根据实际 需求选择合适的通信方式，提高数据 传输效率和稳定性。
网络架构设计
局域网架构
适用于桥梁监测设备数量较少、分布集中 的情况。采用以太网等标准协议，实现设
备之间的互联互通。
广域网架构
适用于桥梁监测设备数量较多、分布广泛 的场景。采用VPN、SDH等传输技术， 实现远程数据传输和监控。
桥梁健康监测的必要性
随着桥梁使用年限的增长，桥梁结构可能受到各种因素的影响，如车辆荷载、自然灾害、材料老化等，导致结构 性能下降。因此，对桥梁进行健康监测是保障桥梁安全运行的重要手段。
桥梁健康监测的重要性
及时发现桥梁病害
通过定期或实时监测，可以及时发现桥 梁结构中的病害，如裂缝、变形等，为
维修和加固提供依据。
系统组成
传感器网络
用于监测桥梁结构的关键部位，包括应变、 位移、振动、温度等。
数据采集与传输系统
将传感器采集的数据进行采集、处理和传输 。
数据分析与处理系统
对采集的数据进行分析和处理，提取有用的 信息。
预警与评估系统
根据分析结果，对桥梁结构进行评估，并发 出预警信息。
工作原理
传感器网络通过测量桥梁结构 的关键部位，获取结构状态信 息。
混合网络架构
根据实际需求，结合局域网和广域网架构 ，实现数据传输和监控的灵活性和高效性
。
数据传输速率与稳定性要求
数据传输速率
根据桥梁监测系统的实际需求，选择 合适的数据传输速率，确保数据实时 性和准确性。
数据传输稳定性
采用可靠的传输协议和传输介质，提 高数据传输的稳定性和可靠性，减少 数据丢失和误码率。同时，采取备份 和容错措施，确保数据的安全性和完 整性。
高速公路桥梁结构健康监测系统设计与实施
高速公路桥梁结构健康监测系统设计与实施高速公路桥梁是连接城市与城市之间、地区与地区之间的重要交通枢纽。
为保障公路桥梁的安全运行，及时发现潜在的结构问题和病害，高速公路桥梁结构健康监测系统设计与实施至关重要。
本文将探讨如何设计和实施这样的系统，确保公路桥梁的结构安全和运行可靠。
1. 系统设计前期工作在设计高速公路桥梁结构健康监测系统之前，需要进行一系列的前期工作。
首先，要对公路桥梁的设计和施工资料进行仔细的研究和分析，了解桥梁的结构特点和常见的问题。
其次，根据桥梁的使用环境和工况要求，确定监测系统需要监测的参数和指标，例如桥梁的挠度、应变、温度、风速等。
然后，选择适当的监测仪器设备和传感器，并确定传感器的布置位置和数量。
2. 系统设计与实施过程系统设计与实施分为硬件部分和软件部分。
硬件部分主要是指监测仪器设备和传感器的选择和布置，以及建立监测系统所需的数据采集和传输网络。
在选取监测仪器设备时，需要考虑其准确度、灵敏度和稳定性等因素。
传感器的布置要根据桥梁的结构特点和监测要求来确定，以实现全面的监测覆盖。
同时，需要建立稳定可靠的数据采集和传输网络，确保监测数据能够及时传输和储存。
软件部分主要是指监测系统的数据处理和分析功能，以及监测数据的可视化展示。
监测系统应具备数据处理和分析功能，以便对监测数据进行实时监控和预警。
同时，监测数据应以可视化的方式展示，以方便工程师和管理人员对桥梁结构健康状态进行评估和决策。
数据处理和分析的算法需要根据桥梁的特点和监测要求来确定，以实现准确的结构健康评估和预测。
3. 系统实施后的运维与管理系统实施后，需要进行运维和管理工作，以确保监测系统的长期稳定运行。
首先，要定期对监测仪器设备和传感器进行检查和校准，以确保其正常工作。
其次，监测数据应进行定期的备份和存储，以便长期保存和分析。
同时，需要建立相关的档案管理制度，对桥梁结构的监测数据和维护情况进行记录和归档。
另外，还应建立统一的运维和管理平台，方便管理人员对监测系统进行远程监控和维护。
基于物联网的桥梁健康监测系统设计
基于物联网的桥梁健康监测系统设计一、桥梁健康监测的重要性桥梁在长期的使用过程中，会受到各种因素的影响，如车辆荷载、环境侵蚀、自然灾害等，从而导致结构性能的逐渐退化。
如果不能及时发现和处理这些问题，可能会引发严重的安全事故。
因此，对桥梁进行健康监测，及时掌握其结构状态，对于保障桥梁的安全运营具有重要意义。
二、物联网技术在桥梁健康监测中的应用优势物联网是通过各种传感器、网络通信和数据处理技术，实现物与物之间的互联互通和智能化管理。
将物联网技术应用于桥梁健康监测，具有以下显著优势：1、实时性：能够实时采集桥梁的各种数据，如位移、应变、振动等，及时反映桥梁的运行状态。
2、远程监控：通过网络通信，可以实现对桥梁的远程监控，减少人工巡检的成本和风险。
3、多参数监测：可以同时监测多个参数，全面了解桥梁的结构性能。
4、智能化分析：利用数据分析和处理技术，对采集的数据进行智能分析和诊断，提前预警潜在的安全隐患。
三、基于物联网的桥梁健康监测系统的总体架构基于物联网的桥梁健康监测系统通常由感知层、传输层和应用层三部分组成。
1、感知层感知层是系统的基础，主要由各种传感器组成，如应变传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器等。
这些传感器安装在桥梁的关键部位，用于采集桥梁的各种物理参数。
2、传输层传输层负责将感知层采集到的数据传输到应用层。
常见的传输方式包括有线传输（如光纤通信）和无线传输（如 WiFi、蓝牙、Zigbee 等）。
根据桥梁的实际情况和监测需求，选择合适的传输方式，确保数据的稳定、快速传输。
3、应用层应用层是系统的核心，包括数据处理服务器、数据库和用户界面等。
数据处理服务器对传输来的数据进行分析和处理，提取有用的信息，并进行健康评估和预警。
数据库用于存储监测数据和分析结果，以便后续查询和分析。
用户界面则为用户提供直观的监测数据展示和操作界面，方便用户进行监控和管理。
四、传感器的选择与布置1、传感器的选择根据桥梁的结构特点和监测需求，选择合适类型和精度的传感器。
桥梁健康监测系统的设计
桥梁健康监测系统的设计桥梁在现代社会中扮演着重要的角色，连接着城乡、沟通着交通、承载着重要的交通和物流。
由于桥梁长期的风吹雨打和车辆的频繁行驶，桥梁的健康状况一直备受关注。
为了保障桥梁的安全和可靠性，桥梁健康监测系统应运而生。
本文将对桥梁健康监测系统的设计进行详细介绍，从整体结构、传感器选择、数据采集与处理、监测方法以及应用实例等方面进行阐述，希望能够为相关领域的研究和实践提供一些参考。
一、桥梁健康监测系统的整体结构桥梁健康监测系统的整体结构通常包括传感器、数据采集系统、数据传输系统、数据处理与分析系统以及信息展示与应用系统等组成部分。
传感器是整个系统的核心，用于实时感知桥梁的结构变化和环境参数；数据采集系统负责将传感器采集到的数据进行实时采集和存储；数据传输系统将采集到的数据通过有线或无线通信方式传输到数据处理与分析系统；数据处理与分析系统对传感器采集到的数据进行处理、分析和挖掘，发现桥梁的结构健康状态；信息展示与应用系统则向工程师和用户展示监测结果，并为决策提供依据。
二、传感器的选择传感器是桥梁健康监测系统的核心部件，传感器选择的合理与否直接影响着桥梁监测系统的性能和精度。
在桥梁健康监测系统中，通常会采用应变传感器、加速度传感器、位移传感器、温度传感器等多种传感器来对桥梁进行全面监测。
应变传感器用于监测桥梁的受力情况，加速度传感器用于监测桥梁的振动情况，位移传感器用于监测桥梁的变形情况，温度传感器用于监测桥梁的温度情况。
传感器的选择应根据具体的监测需求和桥梁的特点来决定，既要考虑监测的全面性和准确性，也要考虑成本和维护的便捷性。
三、数据采集与处理数据采集系统负责将传感器采集到的数据进行实时采集和存储。
在数据采集过程中，需要考虑数据的实时性和准确性，特别是对于桥梁动态监测来说，数据的实时性至关重要。
数据处理与分析系统则负责对采集到的数据进行处理、分析和挖掘，发现桥梁的结构健康状态。
在数据处理与分析过程中，通常会采用信号处理、模式识别、统计分析等方法来对数据进行处理和分析，以发现桥梁的潜在问题和隐患。
桥梁结构健康监测系统设计与实施策略
桥梁结构健康监测系统设计与实施策略在现代交通体系中，桥梁作为关键的基础设施，承载着巨大的交通流量和重要的经济使命。
为了确保桥梁的安全运行，延长其使用寿命，桥梁结构健康监测系统应运而生。
这一系统能够实时、准确地获取桥梁结构的状态信息，为桥梁的维护管理提供科学依据。
一、桥梁结构健康监测系统的组成与功能桥梁结构健康监测系统通常由传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与分析子系统以及评估与预警子系统等部分组成。
传感器子系统是整个监测系统的基础，负责感知桥梁结构的各种物理参数，如应变、位移、加速度、温度等。
常见的传感器包括应变计、位移传感器、加速度传感器和温度传感器等。
这些传感器需要具备高精度、高稳定性和耐久性，以适应桥梁复杂的环境条件。
数据采集与传输子系统负责将传感器采集到的数据进行收集、整理和传输。
为了保证数据的实时性和准确性，通常采用高性能的数据采集设备和可靠的通信方式，如有线通信、无线通信或两者结合的方式。
数据处理与分析子系统是对采集到的数据进行处理和分析的关键环节。
通过运用各种数据分析方法和算法，如滤波、去噪、特征提取等，从海量的数据中提取出有用的信息，以评估桥梁结构的健康状况。
评估与预警子系统则根据数据分析的结果，对桥梁结构的安全性进行评估，并在发现异常情况时及时发出预警信号，以便采取相应的措施。
二、桥梁结构健康监测系统的设计要点1、传感器的选择与布置传感器的选择应根据桥梁的结构特点、监测目标和环境条件等因素综合考虑。
在布置传感器时，需要遵循重点部位优先、均匀分布和便于安装维护的原则。
对于大跨度桥梁，通常需要在主跨、桥墩、桥台等关键部位布置较多的传感器；而对于中小跨度桥梁，则可以根据实际情况适当减少传感器的数量。
2、数据采集频率的确定数据采集频率的确定需要考虑桥梁的动态特性、监测目标和数据处理能力等因素。
对于动态响应较为敏感的桥梁结构，如悬索桥、斜拉桥等，需要采用较高的采集频率；而对于静态结构为主的桥梁，可以适当降低采集频率。
桥梁结构健康监测系统设计规范 DB32_T 3562—2019 江苏地方标准
ICS91.08.040P 25备案号：*** DB32 江苏省地方标准DB32/T 3562—2019桥梁结构健康监测系统设计规范Design Code for Bridge Structural Health Monitoring System2019-04-08发布2019-04- 30实施目录前言 (II)1 范围 (1)2 术语和定义 (1)3 总体要求 (2)4 传感器子系统设计 (3)5 数据采集与传输子系统设计 (5)6 数据存储与处理子系统设计 (8)7 数据预警与结构评估子系统设计 (9)条文说明 (11)1 范围 (11)2 术语和定义 (11)3 总体要求 (11)4 传感器子系统设计 (11)5. 数据通信与传输子系统设计 (12)6. 数据存储与处理子系统设计 (13)7. 数据预警与结构评估子系统 (13)前言本标准按GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
本标准由江苏省交通运输厅提出并归口。
本标准起草单位：江苏交通控股有限公司、苏交科集团股份有限公司、东南大学、江苏省长大桥梁健康监测数据中心。
本标准主要起草人：吴智深、张宇峰、吴赞平、孙震、彭家意、杨超、王浩、假冬冬、张建、王友高、徐一超、赵亮、王路、欧阳歆泓、郭俊、徐嵩。
桥梁结构健康监测系统设计规范1 范围1.0.1本规范规定了桥梁结构健康监测系统的设计要求，以提高设计质量，保障桥梁服役期的健康与安全，有效指导桥梁养护管理。
1.0.2 本标准适用于新建或在役的大跨径斜拉桥、悬索桥、拱桥、以及梁桥。
1.0.3 引用标准名录GB 50139-2014 《内河通航标准》GB/T 5083 《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T17955 《桥梁球形支座》GB/T 21296 《动态公路车辆自动衡器》CJJ 11 《城市桥梁设计规范》JT/T 1037-2016 《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》JT/T 391 《公路桥梁盆式支座》JT/T 4 《公路桥梁板式橡胶支座》JTGD60 《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-01 《公路桥梁抗风设计规范》JTG/T D65-01 《公路斜拉桥设计细则》EIA/TIA-568A 《商用建筑线缆标准》DB32/T 2880-2016《基于分布式长标距光纤传感的桥梁结构健康监测系统设计与施工规范》T/CECS 505-2018 《光纤光栅结构振动检测与监测标准》2 术语和定义以下术语和定义适用于本文件。
桥梁结构健康监测系统的设计与实现
桥梁结构健康监测系统的设计与实现桥梁结构是道路交通运输的重要组成部分，同时也是国家重点工程建设的关键领域之一。
桥梁结构的健康状况一直是工程师和政府部门关注的焦点，因此采用有效的检测手段、确保桥梁安全和可靠性是必不可少的。
桥梁结构健康监测系统是一种新型的检测手段，它可以实现对桥梁结构的全面、及时、精确的监测和诊断，为桥梁的运营和维护提供重要依据。
本文将讨论桥梁健康监测系统的设计与实现，包括系统结构、传感器选择、数据采集和处理等内容。
一、系统结构设计1. 系统总体架构桥梁健康监测系统的设计应基于整个桥梁结构的状况，欲实现对各个组成部分以及桥梁整体的实时监测。
因此，系统总体架构包括传感器网络、数据采集模块、数据存储与处理模块、数据通信模块以及用户界面等几个部分。
其中，传感器网络负责对桥梁不同部分进行实时监测，包括支承、桥墩以及桥面等等。
数据采集模块负责采集传感器获取的数据，实时传输到数据存储与处理模块，该模块主要负责对这些数据进行初步处理和挖掘。
数据通信模块实现系统数据的传递和交互，将获取的数据传输到用户界面，并对用户的指令进行响应，从而实现了数据的共享和交互。
2. 传感器选择传感器是桥梁健康监测系统中最重要的部分，其主要功能是采集桥梁各部分的物理量，并将数据实时传输到数据采集模块进行处理。
该模块采用预制和自主研发的传感器，具有高精度、高可靠性、低成本等特点。
常用的传感器有：（1）倾斜度传感器：此类传感器能够测量桥梁结构的倾斜角度和形变，对于长度、面积和体积等特征参数具有更准确的测量和描述。
（2）加速度传感器：通过加速度传感器，可以对桥梁的振动特性进行实时监测，同时也可以用于检测车辆通过桥梁时的荷载情况。
（3）应变传感器：应变传感器是桥梁健康监测系统中最重要的传感器之一，它可以测量桥梁各部分的应变情况，从而有效地监测其变形情况，为后续的准确分析提供重要依据。
二、数据采集与处理数据采集和处理是桥梁健康监测系统中的核心部分，其负责对采集到的数据进行处理和分析，以便后续的健康状况评估和安全预警。
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桥梁健康监测系统设计《物联网》课程设计班级：成员：指导老师：摘要桥梁因造价昂贵，服役时间长且维系人们的生命安全而倍受关注。
为了避免因难于察觉结构和系统损伤引发灾难性的突发事故，桥梁结构健康监测受到了全世界的广泛关注。
为保证桥梁结构的安全性、适用性和耐久性，减少或避免人民生命和国家财产的重大损失，保障公路交通运输网络的安全畅通，为这些大跨径桥梁构建健康与安全监测系统，加强对桥梁健康状况的监测和评估，促进国民经济繁荣和发展具有重要意义。
本文设计了一种包括嵌入式处理中心，Zigbee传感器网络，GPRS 数据传输系统和信号处理及分析系统的智能桥梁健康监测数据采集系统。
目录摘要 (1)一、研究意义 (2)二、总体设计方案 (3)2.1 桥梁健康监测的基本内涵 (3)2.2 桥梁健康监测系统的监测内容 (4)2.3 桥梁健康监测选用方法 (4)2.4总体设计流程图 (6)三、硬件电路 (7)3.1器件选用 (7)3.1.1 传感器选择 (7)3.1.2 无线传感器网络节点选择 (7)3.1.3 主控制器选择 (9)3.2电路设计 (9)3.2.1 Zigbee网络架构选择 (9)3.2.2 数据远程传输 (11)四、软件流程图 (13)4.1协调器的软件设计 (14)4.2路由节点软件设计 (14)4.3终端节点的软件设计 (15)4.4主控制器软件设计 (16)4.5上位机程序结构及界面 (18)4.6振动分析性能 (18)五、总结 (19)一、研究意义交通是经济的命脉，而桥梁则是交通工程的枢纽。
然而桥梁在建造和使用过程中，由于受到环境、有害物质的侵蚀，车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。
这些损伤如果不能及时得到检测和维修，轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命，重则导致桥梁突然破坏和倒塌。
为保证桥梁结构的安全性、适用性和耐久性，减少或避免人民生命和国家财产的重大损失，保障公路交通运输网络的安全畅通，为这些大跨径桥梁构建健康与安全监测系统，加强对桥梁健康状况的监测和评估，促进国民经济繁荣和发展具有重要意义。
二、总体设计方案2.1 桥梁健康监测的基本内涵桥梁健康监测的基本内涵即是运用现代的传感技术，实时地对桥梁结构及部件的材料质量和工作性能方面所存在的缺损状况进行详细检测、试验、判断和评价的过程，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。
2.2 桥梁健康监测系统的监测内容1，结构的固定模态及其相对应的结构阻尼；2，桥梁在正常车辆荷载及风载作用下的结构响应和力学状态；3，桥梁在突发事件（如强烈地震、意外大风或其它严重事故等）之后的损伤情况；4，桥梁结构构件的真实疲劳状况；5，桥梁重要非结构构件（如支座）和附属设施的工作状态；6，大桥所处的环境条件，如风速、温度、地面运动等。
2.3 桥梁健康监测选用方法监测方法大体可分为基于动力和联合静动力的健康监测方法，基于动力学的方法又可以分为如下四类：①空间域方法，②模态域方法，③时域方法，④频域方法。
各种方法各有优缺点，将两三种方法结合起来检测和评估结构的损伤具有很强的发展趋势。
考虑到结构固有频率是最容易和最能准确测量的动力参数，且测试简单，精度高，受测量噪声影响小，所以本系统设计采用结构参数识别技术中的基于结构测试固有频率的损伤识别方法。
该方法是以结构试验为基础，将测取的结构某些部位的反应与原先的模型，分析结果进行综合比较，通过某种条件优化约束，不断地修正模型的刚度参数，使理论值与相应的试验值最大程度地达到吻合，从而得到结构刚度变化的信息，实现结构的损伤判别与定位。
2.4总体设计流程图三、硬件电路3.1器件选用3.1.1 传感器选择振动传感器按所测机械量可分为加速度、速度和位移传感器。
桥梁的振动是非常微小的，桥梁振动都是超低频，于是我们需要的是一种高灵敏度传感器。
如今有许多桥梁工程用到了加速度传感器，为了使得桥梁得到更高的稳定性，我们最好是能及时的检测到桥梁的振动源在什么地方，并且能够及时的得到振动源的频率。
跨度桥梁的动力特性是研究桥梁振动的基础。
车速对桥梁的振动影响比较小，而平整度对桥梁的振动影响很大，路面等级越低，桥梁振动越剧烈。
于是桥梁上的振动检测加速度传感器是相当的重要。
综合考虑我们选择加速度传感器。
3.1.2 无线传感器网络节点选择传感器节点是的网络组成的重要部分，所有的设备控制、任务调度、能量计算和功能协调、通信协议、数据整合和数据转储程序都在这个模块的支持下完成。
传感器节点通常是一个微型嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过携带能量有限的电池供电。
传感器节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。
如图3.1所示。
传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身的数据及其它节点发送来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量模块为传感器节点提供运行所需的能量。
图3.1 无线传感器体节点系结构无线传感网络的无线通信技术可以采用ZigBee技术、蓝牙、Wi-Fi和红外等技术。
基于ZigBee技术是一种具有功耗低、系统简单、组网方式灵活、成本低、低等待时间等特性的双向无线通信技术或无线网络技术，是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术，具有在固定的时间间隔传输数据的低速率特性，满足健康监测中，以一定的采集频率，将各个传感器节点周期性采集到监测数据，传送至监控中心进行分析和处理。
相比其他无线网络技术，ZigBee技术更适合在桥梁健康监测中应用。
考虑到项目以下几个特点：⑴需要进行数据采集和控制的节点较多；⑵应用对数据传输速率和成本要求不高；⑶野外布置网络节点，进行简单的数据传输。
我们决定采用TI公司的CC2530模块。
CC2530是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee应用的片上系统（SoC）解决方案。
它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。
CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8KB RAM等强大的功能。
3.1.3 主控制器选择出于对stm32的以下优越性能的考虑，采用stm32模块做主控制器。
1、搭载ARM公司最新的、具有先进架构的Cortex-M3内核2、出色的实时性能3、优越的功效4、高级的、创新型外设5、最大的集成性6、易于开发，加速了面市时间7、性价比高8、稳定性强3.2电路设计3.2.1 Zigbee网络架构选择ZigBee技术具有强大的组网能力，可以形成星型、树型和网状三种拓扑结构。
1)星型网络：由一个协调器和多个终端设备组成的单跳网络，只存在协调器与各个终端设备之间的通信，而各终端设备间的通信由协调器进行转发。
2)树型网络：由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成，设备除能与父节点或子节点进行点对点直接通信外，其他只能通过树状路由完成消息传递。
3)网状网络：基于树状网络，区别在于网状网络中允许所有具有路由功能的节点直接互连，由路由器中的路由表配合实现消息的网状路由，以更多的存储空间开销为代价减少了消息延时，增强可靠性。
依据实际需要我们选择树型网络。
树形拓扑包括一个Co-ordinator（协调者）以及一系列的Router（路由器）和End Device（终端）节点。
其中，协调器节点负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备加入网络;路由器节点支撑网络链路结构，完成数据包的转发;终端节点是网络的感知者和执行者，负责数据采集和可执行的网络动作。
这就要求zigbee网络节点需扮演终端感知者、网络支持者、网络协调者3种角色。
Co-ordinator 连接一系列的Router 和End Device，他的子节点的Router也可以连接一系列Router 和End Device。
这样可以重复多个层级。
树形拓扑的结构如图3.2所示：图3.2 树形拓扑结构图树形拓扑中的通讯规则：每一个节点都只能和他的父节点和子节点之间通讯。
如果需要从一个节点向另一个节点发送数据，那么信息将沿着树的路径向上传递到最近的祖先节点然后再向下传递到目标节点。
这种拓扑方式的缺点就是信息只有唯一的路由通道。
另外信息的路由是由协议栈层处理的，整个的路由过程对于应用层是完全透明的。
3.2.2 数据远程传输据远程传输子系统是嵌入式桥梁健康监测数据采集系统的数据传输通道，用它通过GPRS网络将现场数据中心的桥梁数据信息直接反馈给业主用户或上传远程数据服务器以便对桥梁进一步观测与评估。
现场数据预处理子系统在设计中加入通用GPRS模块，利用GPRS网络进行数据传输是远程数据传输的核心思想。
系统采用GPRS方式进行数据传输的示意图如下图所示。
四、软件流程图由上图可见，本系统软件设计包括传感器终端节点设计，路由节点，协调器节点，主控制器和上位机五部分。
终端节点和路由节点和协调器节点组成ZigBee监测网络。
节点软件系统大致分为主程序处理模块、初始化模块、建立网络及通信模块、数据采集转换模块等。
主程序处理模块用来调用其他模块完成应该实现的功能；初始化模块用来初始化RAM、硬件电路的LED、串口等并设置模块参数，例如：内部各种寄存器的设置，工作模式的设置(波特率)等，完成后中断，循环等待中断；建立网络及通信模块用来建立网络并建立节点间的联系；数据采集模块是采集并处理模数转换后的传感器数据。
计算机程序是上位机程序，实现数据的实时显示和在SQL Server 2000数据库中的存储、调用。
4.1协调器的软件设计协调器子进程流程如下图所示。
协调器子进程首先进行初始化，然后打开协调器的电源，初始化Zigbee模块并建立一个新的Zigbee 网络，接着系统进入无线监控状态，等待节点响应。
如果是传感器返回监测环境数据，则进行数据封包和串口发送；如果是节点入网请求，刚为其分配网络地址，并向其广播数据采集命令。
4.2路由节点软件设计在嵌入式桥梁健康监测数据采集系统中，路由节点仅用作路由，其软件设计比较简单。
路由节点软件的程序流程如下图所示，程序首先初始化Zigbee芯片CC2530，然后初始化协议栈，发送加入网络信号。
这个信号将被前面的路由节点或直接被网络协调器接收到，它们给出应答并给路由分配地址。
默认的地址编号序列为0x0001，0x0002依次进行。
4.3终端节点的软件设计与路由节点的软件稍有区别，数据采集终端节点需要在检测成功加入已存在的网络后按照设定频率进行。