這個(gè)申請(qǐng)要求2015年12月2日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.62/261,866的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(“SHM”)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

SHM涉及對(duì)工程結(jié)構(gòu)實(shí)施損傷檢測(cè)和特性描述策略的過(guò)程。這種損傷可包括材料和/或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的幾何特性的改變，以及邊界條件和系統(tǒng)連續(xù)性的改變，這些都會(huì)負(fù)面地影響該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的性能。監(jiān)測(cè)過(guò)程可包括，利用傳感器陣列的周期性采樣獲得的動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)觀察系統(tǒng)隨時(shí)間的變化、從這些測(cè)量數(shù)據(jù)中對(duì)于損傷敏感特征的提取、以及對(duì)這些特征的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析以確定當(dāng)前的系統(tǒng)健康的狀態(tài)。

當(dāng)前，SHM系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)獲取裝置和諸如計(jì)算機(jī)的至少一個(gè)處理裝置，該至少一個(gè)處理裝置與數(shù)據(jù)獲取裝置分離。這些數(shù)據(jù)獲取裝置通常被安放于需要被監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)上或者安裝于需要被監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)附近。在被動(dòng)模式的SHM系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)獲取裝置包括持續(xù)地或周期性地聽(tīng)取變化的現(xiàn)場(chǎng)傳感器。然而，在主動(dòng)模式的SHM系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)獲取裝置不僅包括現(xiàn)場(chǎng)傳感器，還包括促動(dòng)器。促動(dòng)器利用波形產(chǎn)生器和功率放大器來(lái)產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，并將激勵(lì)信號(hào)發(fā)送至該結(jié)構(gòu)，其中的現(xiàn)場(chǎng)傳感器聽(tīng)取激勵(lì)信號(hào)并發(fā)送回用于測(cè)量的傳感器信號(hào)。當(dāng)結(jié)構(gòu)正常時(shí)，傳感器信號(hào)被用作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)結(jié)構(gòu)有缺陷或改變時(shí)，傳感器信號(hào)會(huì)與該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)不同。這些數(shù)據(jù)獲取裝置將促動(dòng)器和/或傳感器整合在內(nèi)，或者外部地連接它們。然而，這些數(shù)據(jù)獲取裝置無(wú)法獨(dú)立確定結(jié)構(gòu)變化和結(jié)構(gòu)損傷。主動(dòng)模式的SHM系統(tǒng)依賴分離的處理裝置來(lái)進(jìn)行相關(guān)分析，并確定所述結(jié)構(gòu)是否有什么改變，缺陷或損傷。為達(dá)到這個(gè)目的，數(shù)據(jù)獲取裝置經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將原始傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚硌b置，或者在經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸之前對(duì)原始傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)一些濾波或數(shù)據(jù)壓縮方式進(jìn)行預(yù)處理。接著，處理裝置基于從數(shù)據(jù)獲取裝置接收到的原始的或預(yù)處理后的傳感器數(shù)據(jù)，確定結(jié)構(gòu)改變或損傷。然而，網(wǎng)絡(luò)連續(xù)性就成為該系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題。任何網(wǎng)絡(luò)小事故或是故障都會(huì)擾亂對(duì)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。由于所有的傳感器數(shù)據(jù)，不管其是原始格式還是經(jīng)預(yù)處理后的格式，都需要被傳輸?shù)教幚硌b置進(jìn)行分析，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和處理裝置的處理能力的要求都隨著數(shù)據(jù)獲取裝置的數(shù)量的增加而急劇增長(zhǎng)。這導(dǎo)致SHM系統(tǒng)難以成規(guī)模。另外，對(duì)于非常大的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，需要大量的這樣的SHM裝置。當(dāng)各個(gè)智能SHM裝置將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到處理裝置進(jìn)行分析時(shí)，處理裝置將必須進(jìn)行沉重的數(shù)據(jù)處理，并且處理裝置需要非常長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)找到結(jié)果。在對(duì)時(shí)間緊急的情況下，某些關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)損傷可能未被及時(shí)檢測(cè)到。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開(kāi)了具有內(nèi)置智能的智能SHM裝置。該裝置能夠獨(dú)立檢測(cè)事件，處理傳感器數(shù)據(jù)，提取特征，執(zhí)行分析算法，以及確定結(jié)構(gòu)改變和損傷。這樣的事件包括，但不限于，碰撞、壓力、應(yīng)力、負(fù)載變化、振動(dòng)、加速、減速、溫度變化、運(yùn)動(dòng)、光、濕度變化等?？蓮膫鞲衅鲾?shù)據(jù)中提取的特征包括但不限于，頻率、能量、波形包絡(luò)、峰值點(diǎn)以及過(guò)零點(diǎn)。能夠由智能SHM裝置確定的結(jié)構(gòu)改變和損傷包括但不限于，開(kāi)裂、分層、變形、腐蝕、侵蝕、滲漏、螺栓松動(dòng)、移位、彎曲等。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)智能SHM裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)。該控制臺(tái)可以是計(jì)算機(jī)或配置有必要軟件的移動(dòng)計(jì)算裝置。遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)對(duì)這些智能SHM裝置提供集中管理，包括但不限于：基準(zhǔn)調(diào)整、數(shù)據(jù)獲取建立、閾值調(diào)整、去除數(shù)據(jù)、時(shí)鐘同步、用戶管理。遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)也系統(tǒng)地從這些裝置下載有用的分析結(jié)果或數(shù)據(jù)，并協(xié)調(diào)這些智能SHM裝置的協(xié)作和運(yùn)行。

本發(fā)明將數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理整合到單個(gè)智能裝置，這樣大大簡(jiǎn)化了電氣化布線需求，減少了總體占用空間，提高了SHM系統(tǒng)的可靠性。結(jié)構(gòu)處于健康情況時(shí)的關(guān)于結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)信息在SHM裝置被本地存儲(chǔ)。預(yù)定閾值也在SHM裝置中被本地存儲(chǔ)?；鶞?zhǔn)信息用于確定結(jié)構(gòu)缺陷是否超出了安全運(yùn)行邊界。結(jié)構(gòu)改變和損傷的檢測(cè)直接由SHM裝置進(jìn)行。這種設(shè)計(jì)允許即時(shí)事件檢測(cè)，在必須盡快進(jìn)行決定的時(shí)間緊迫的情況下尤為有用。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)改變和損傷的檢測(cè)被本地化進(jìn)行，因此即使在網(wǎng)絡(luò)無(wú)法使用的情況下，智能SHM裝置也能持續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)以檢測(cè)損傷。

智能SHM裝置不需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將所有傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)以進(jìn)行處理。僅在被要求或安排的時(shí)候，傳感器數(shù)據(jù)、被提取的特征以及結(jié)構(gòu)改變和損傷的結(jié)果才被傳輸?shù)竭h(yuǎn)程管理控制臺(tái)。這大大降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的負(fù)擔(dān)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在網(wǎng)絡(luò)不通期間，傳感器數(shù)據(jù)和分析結(jié)果被存儲(chǔ)在智能SHM裝置的存儲(chǔ)模塊中，并在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送。這樣大幅地提升了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

在設(shè)備級(jí)分配繁重的處理的能力顯著地改進(jìn)了系統(tǒng)可擴(kuò)展性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)智能SHM裝置被配置為監(jiān)測(cè)大型結(jié)構(gòu)。多個(gè)智能SHM裝置的并行處理的能力對(duì)于監(jiān)測(cè)大型結(jié)構(gòu)提供了最快的響應(yīng)速度。同樣的，多個(gè)智能SHM裝置可用于監(jiān)測(cè)非常重要的結(jié)構(gòu)，通過(guò)冗余設(shè)計(jì)顯著的增加了系統(tǒng)的可靠性。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，智能SHM裝置提供節(jié)省電力的睡眠模式，尤其是當(dāng)裝置由電池供電時(shí)。當(dāng)處于睡眠模式時(shí)，智能SHM裝置的處理單元，促動(dòng)單元，以及通信單元進(jìn)入睡眠模式，保留一個(gè)或僅僅一些低功耗的傳感器處于監(jiān)控模式。低功耗的傳感器消耗非常少的電力以保存能量。當(dāng)事件被檢測(cè)到時(shí)，整個(gè)裝置被喚醒并開(kāi)始處理事件。

本發(fā)明的一個(gè)該實(shí)施例中，智能SHM裝置由電池電力運(yùn)行。這在當(dāng)外部電源無(wú)法方便獲取時(shí)非常有用。本發(fā)明的另一實(shí)施例中，智能SHM裝置由來(lái)自結(jié)構(gòu)上或結(jié)構(gòu)附近的電源的AC或DC電力供電。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該裝置利用諸如螺絲，環(huán)氧樹(shù)脂，金屬帶，夾具，以及焊接的固定裝置，被永久性地安放于要監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)上或附近。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，裝置具有自我診斷能力和傳感診斷能力。

附圖說(shuō)明

在說(shuō)明書(shū)的總結(jié)中，被視為本發(fā)明的主題被特別指出并明確地在權(quán)利要求書(shū)中被聲明。本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)配合附圖的下列具體描述將會(huì)明確。

圖1是依照本發(fā)明的實(shí)施例的智能SHM裝置的框圖。

圖2A和圖2B是依照本發(fā)明的實(shí)施例的促動(dòng)單元的框圖。

圖3A-3D是依照本發(fā)明的實(shí)施例的傳感器單元的框圖。

圖4是依照本發(fā)明的實(shí)施例的智能SHM裝置的硬件組件的框圖。

圖5顯示了多個(gè)智能SHM裝置經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)連接并由該遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)管理的場(chǎng)景。

具體實(shí)施方式：

圖1示出依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的智能SHM裝置的框圖。如圖所示，智能SHM裝置100包括促動(dòng)單元101、傳感器單元102、處理單元103、存儲(chǔ)單元104、以及通信單元105。

促動(dòng)單元101和傳感器單元102可分別包括壓電式促動(dòng)器和傳感器或者電磁超聲傳感器(EMAT)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，促動(dòng)單元101和傳感器單元102被安裝于智能SHM裝置100內(nèi)部。在運(yùn)行過(guò)程中，促動(dòng)單元101使激勵(lì)信號(hào)穿過(guò)結(jié)構(gòu)，并且傳感器單元102接收結(jié)構(gòu)對(duì)于該激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)?；蛘撸賱?dòng)單元101和/或傳感器單元102可經(jīng)由連接器和/或纜線被外部連接于智能SHM裝置100。在這樣的配置中，當(dāng)受空間限制難以適合整個(gè)智能SHM裝置時(shí)，促動(dòng)單元101和傳感器單元102，或許多這些單元，可容易地被布置在結(jié)構(gòu)的特定位置。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器單元102可包括具有不同傳感能力的多個(gè)傳感器，例如加速計(jì)，應(yīng)變計(jì)傳感器，動(dòng)作傳感器，溫度傳感器，濕度傳感器，壓力傳感器，陀螺儀傳感器，力傳感器，光傳感器，聲傳感器，生物傳感器，近距離傳感器，電流傳感器，磁傳感器，聲敏傳感器，超聲傳感器，以及GPS傳感器等。

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的促動(dòng)單元的框圖。如圖所示，促動(dòng)單元200包括波形產(chǎn)生器201，低通濾波器202，前置放大器203和功率放大器204。波形產(chǎn)生器201產(chǎn)生診斷波形。接著，低通濾波器202將高頻噪聲從波形中去除。之后，前置放大器203將波形放大到更高等級(jí)。最后，功率放大器204基于之前處理的波形而產(chǎn)生高功率波形，并將該高功率波形發(fā)送至被監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)。

圖2B是與圖2A中示出的觸動(dòng)單元設(shè)計(jì)不同的促動(dòng)單元的框圖。促動(dòng)單元210包括波形產(chǎn)生器211，低通濾波器212，前置放大器213，功率放大器214和多路器215。多路器215可將促動(dòng)信號(hào)切換至多個(gè)換能器。

圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器單元的框圖。如圖所示，傳感器單元300包括模擬傳感器301，一個(gè)或多個(gè)具有濾波器的放大器303，抗混濾波器304以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)305。模擬傳感器301可以是壓電傳感器，EMAT傳感器，加速計(jì)，應(yīng)變計(jì)，溫度傳感器，濕度傳感器，聲音傳感器，壓力傳感器等。一個(gè)或多個(gè)具有濾波器的放大器303將傳感器信號(hào)放大，并從傳感器信號(hào)中去除低頻和高頻噪聲。抗混濾波器304在對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換器305前面，減少高頻噪音。

圖3B是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的傳感器單元的框圖。如圖所示，傳感器單元310包括模擬傳感器311，一個(gè)或多個(gè)多路器312，一個(gè)或多個(gè)具有濾波器的放大器313，抗混濾波器314和模數(shù)傳感器(A/D)315。模擬傳感器311可以是壓電傳感器，EMAT傳感器，加速計(jì)，應(yīng)變計(jì)，溫度傳感器，濕度傳感器，陀螺儀等。一個(gè)或多個(gè)多路器312可在多個(gè)模擬傳感器之間進(jìn)行切換，由此多個(gè)傳感器能夠共享多路器之后的同一電路，從而減小尺寸和成本。一個(gè)或多個(gè)具有濾波器的放大器313放大傳感器信號(hào)，并將低頻和高頻噪聲從信號(hào)中去除?？够鞛V波器314在對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換器315的前面，減少高頻噪聲。

圖3C是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的傳感器單元。如圖所示，傳感器單元320包括多個(gè)模擬傳感器321，多個(gè)具有濾波器的放大器323，多個(gè)抗混濾波器324，和多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)325。這樣的設(shè)置允許智能SHM裝置對(duì)于多個(gè)傳感器進(jìn)行并行的數(shù)據(jù)獲取。

圖3D是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的傳感器單元的框圖。如圖所示，傳感器單元330包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字傳感器331，例如加速計(jì)，應(yīng)變計(jì)，溫度傳感器，濕度傳感器，GPS，陀螺儀，氣壓計(jì)等。數(shù)字傳感器331可經(jīng)由諸如I2C,SPI,USB或串行總線的數(shù)字接口，與諸如圖1中的處理單元連接。

需要注意的是，通過(guò)組合和/或重新布置上述所有或部分實(shí)施例和/或他們的組件，可得到促動(dòng)單元和/或傳感器單元的各種不同的設(shè)計(jì)。例如，多個(gè)模擬傳感器301，具有濾波器的放大器303和數(shù)字傳感器331可組合于一個(gè)傳感器單元中。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的智能SHM裝置的硬件組件的框圖。如圖所示，智能SHM裝置400的處理單元401包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(“FPGA”)403和CPU 402。FPGA 403對(duì)傳感器單元404提供電子邏輯接口。CPU 402也可以在不使用FPGA 403的情況下直接與某些傳感器單元406通過(guò)數(shù)字接口對(duì)接。如圖4所示，傳感器單元406以及類(lèi)似的傳感器單元404可以是加速計(jì)，應(yīng)變計(jì)傳感器，運(yùn)動(dòng)傳感器，溫度傳感器，濕度傳感器，壓力傳感器，陀螺儀傳感器，力傳感器，光傳感器，聲傳感器，生物傳感器，近距離傳感器，電流傳感器，磁性傳感器，聲敏傳感器，超聲傳感器，GPS傳感器，或者上述任意的組合。

處理單元401基于預(yù)先確定的計(jì)劃表、用戶指令或由傳感器單元404或傳感器單元406監(jiān)測(cè)到的事件，控制促動(dòng)單元405發(fā)送激勵(lì)信號(hào)。有許多實(shí)施處理單元401的方式。在一個(gè)實(shí)施例中，處理單元401通過(guò)將新數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)概況進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)結(jié)構(gòu)改變?；鶞?zhǔn)概況可以在智能SHM裝置400被安裝到結(jié)構(gòu)之后，或者結(jié)構(gòu)的維護(hù)剛結(jié)束之后被創(chuàng)建。當(dāng)改變超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，處理單元401確定結(jié)構(gòu)的改變或損傷已經(jīng)發(fā)生，可以發(fā)出聲音警報(bào)，并向遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)發(fā)送警報(bào)消息。

在另一實(shí)施例中，處理單元401基于預(yù)先建立的結(jié)構(gòu)模型來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)改變。當(dāng)改變超出預(yù)定閾值時(shí)，處理單元401確定結(jié)構(gòu)的改變或損傷已經(jīng)發(fā)生，可產(chǎn)生聲音警報(bào)，并發(fā)送警報(bào)消息至遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)。例如，建立用于區(qū)分未受損傷和受損傷結(jié)構(gòu)之間的特征的統(tǒng)計(jì)模型。統(tǒng)計(jì)模型發(fā)展與算法的實(shí)施相關(guān)，以對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)進(jìn)行量化。

在又一實(shí)施例中，處理單元401可通過(guò)使用提取的特征數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)結(jié)構(gòu)改變和損傷。由于特征數(shù)據(jù)的大小遠(yuǎn)小于傳感器數(shù)據(jù)，因此僅要求小部分帶寬，計(jì)算機(jī)能力和存儲(chǔ)空間。這顯著地改進(jìn)了智能SHM裝置的響應(yīng)時(shí)間。特征數(shù)據(jù)包括但不限于以下：(1)波形各周期的峰值；(2)波形各周期的最大值和最小值；(3)來(lái)自原始數(shù)據(jù)的下采樣數(shù)據(jù)；(4)在給定窗口中的波形的峰值。例如，總體波形具有6000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而僅對(duì)窗口[500，2000]中的數(shù)據(jù)點(diǎn)感興趣。

在一個(gè)實(shí)施例中，例如機(jī)器學(xué)習(xí)算法的適應(yīng)方法可用于基于結(jié)構(gòu)狀況來(lái)自適應(yīng)地調(diào)整計(jì)劃表。例如，當(dāng)結(jié)構(gòu)變化達(dá)到臨界故障閾值時(shí)，可自動(dòng)安排更加頻繁的掃描。

智能SHM裝置400的存儲(chǔ)單元408可包括諸如RAM409的非永久性存儲(chǔ)器和/或諸如閃存410的永久性存儲(chǔ)器。閃存410(或其他類(lèi)型的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器)保存裝置配置，基準(zhǔn)概況，歷史數(shù)據(jù)，以及經(jīng)常性數(shù)據(jù)處理、分析、數(shù)據(jù)傳輸、處理管理、硬件管理的各種任務(wù)的軟件程序等。歷史數(shù)據(jù)包括傳感器數(shù)據(jù)，提取的特征和事件，檢測(cè)到的結(jié)構(gòu)改變和損傷。在一個(gè)實(shí)施例中，閃存410維護(hù)了存儲(chǔ)基準(zhǔn)概況、歷史數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)具有預(yù)定的尺寸限制，并且當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)變滿時(shí)，最早的數(shù)據(jù)將首先被擦除以便騰出空間給新數(shù)據(jù)。另，這些存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可從遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)被獲取。遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)會(huì)在后面詳細(xì)介紹。

智能SHM裝置400的通信單元407提供對(duì)其他裝置的連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，包括了以太網(wǎng)端口。在其他實(shí)施例中，可采用其他通信接口，包括但不限于Wi-Fi，蜂窩網(wǎng)絡(luò)，Zigbee，Zwave，CAN總線，I2C，SPI，RS485，RS232，以及USB等。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，智能SHM裝置具有連接到外部監(jiān)控器的HDMI顯示接口，以及連接到鍵盤(pán)和鼠標(biāo)USB端口。這提供了本地用戶接口。進(jìn)一步的，智能SHM裝置可攜帶LED燈、LCD屏、鍵盤(pán)、和/或警報(bào)器。用戶可在安裝過(guò)程中利用鍵盤(pán)來(lái)配置智能SHM裝置，包括LED燈、LCD屏、和/或警報(bào)器。在運(yùn)行過(guò)程中，LED燈、LCD屏、和/或警報(bào)器可提示狀態(tài)并在臨界情況被檢測(cè)到時(shí)發(fā)送警報(bào)通知。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，智能SHM裝置400提供節(jié)省電力的睡眠模式，尤其是當(dāng)該裝置由電池電力運(yùn)行時(shí)。當(dāng)處于睡眠模式時(shí)，智能SHM裝置的處理單元、促動(dòng)單元、存儲(chǔ)單元以及通信單元進(jìn)入睡眠，保留一個(gè)或僅僅幾個(gè)傳感器處于監(jiān)測(cè)模式。傳感器消耗很少的電量以節(jié)約能源。當(dāng)一個(gè)事件被檢測(cè)到時(shí)，該裝置被喚醒并開(kāi)始處理該事件。

舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)智能SHM裝置進(jìn)入睡眠模式時(shí)，處理單元401、促動(dòng)單元405、存儲(chǔ)單元408以及通信單元407都進(jìn)入睡眠模式。僅一個(gè)或多個(gè)傳感器(例如，壓電傳感器)和低功率電路411仍然運(yùn)行著用于檢測(cè)某個(gè)事件。在一個(gè)情況下，結(jié)構(gòu)受到強(qiáng)烈的沖擊。當(dāng)沖擊事件發(fā)生時(shí)，壓電傳感器將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由于壓電的特性，這樣的轉(zhuǎn)換不需要外部電力。當(dāng)電信號(hào)的電壓水平超過(guò)預(yù)定的電壓水平時(shí)，低功率電路411將喚醒信號(hào)發(fā)送到處理單元401，以喚醒整個(gè)SHM裝置400。

在另一實(shí)例中，智能SHM裝置400由超低功耗的內(nèi)部定時(shí)器412控制而周期性地進(jìn)入睡眠模式和喚醒。睡眠周期可以由用戶指定和調(diào)整。

圖5顯示了多個(gè)智能SHM裝置經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)連接并由該遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)管理的場(chǎng)景。如圖所示，遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)501通過(guò)網(wǎng)絡(luò)503被連接到多個(gè)智能SHM裝置502。遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)501可以是計(jì)算機(jī)或安裝有必需的軟件的移動(dòng)計(jì)算裝置。遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)501對(duì)于這些智能SHM裝置502提供集中管理，系統(tǒng)地從這些裝置下載有用的分析結(jié)果或數(shù)據(jù)，并協(xié)調(diào)這些智能SHM裝置的協(xié)作和運(yùn)行。根據(jù)請(qǐng)求或計(jì)劃好的計(jì)劃表，一個(gè)或多個(gè)智能SHM裝置502通過(guò)各自的通信單元和網(wǎng)絡(luò)503，將結(jié)構(gòu)改變和損傷的結(jié)果傳輸?shù)竭h(yuǎn)程管理控制臺(tái)501。遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)501也可選擇性地從這些裝置中的任何裝置請(qǐng)求傳感器數(shù)據(jù)、被提取的特征和事件、以及結(jié)構(gòu)改變和損傷的結(jié)果。例如，各智能SHM裝置的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)庫(kù)的副本被存儲(chǔ)并維護(hù)于遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)501中。由于遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)501能夠具有大得多的存儲(chǔ)空間，因此可以不用將舊數(shù)據(jù)去除來(lái)為新數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間。在這種情況下，只有來(lái)自預(yù)定時(shí)間段的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程管理控制臺(tái)501和SHM裝置之間被同步。

本說(shuō)明書(shū)雖然公開(kāi)了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本領(lǐng)域具有普通知識(shí)的技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可對(duì)具體實(shí)施例作出改變。因此本發(fā)明的范圍不局限于上述具體實(shí)施例。進(jìn)一步的，附后的權(quán)利要求書(shū)旨在覆蓋所有這樣的在本發(fā)明范圍內(nèi)的申請(qǐng)、改進(jìn)以及實(shí)施例。