近几十年来,我国基础设施建设飞速发展,地面交通网四通八达,遇山开山,遇河架桥,在建造或投入使用的桥梁多达数万座。然而它们在这个过程中会受到有害物质的侵蚀,像车辆、自然灾害和人为因素可能会导致桥梁结构产生不同程度的损伤和劣化。这些桥梁结构健康问题很可能会引发安全事故。因此,为了保证桥梁结构的安全、适用和持久,需要加强对桥梁结构健康状况进行监测和评估,实施合理的、长期的和有效的养护管理。早期对桥梁结构的监测主要采用传统的人工巡检,该方式存在工作量大、环境恶劣,容易出现人为误差等缺点。随着物联网技术的发展,出现了半自动化和全自动化的监测方法,但是这些技术大部分成本相对较高,能量消耗较大,大多数只能实现数据的主动上传。因此,本文主要针对现状,对比分析现有的桥梁结构健康安全监测的方法,然后基于现有先进的无线传感器网络技术,结合新的无线通信、热门的大数据和云计算等技术,实现桥梁结构健康的自动化、智能化监测。本文首先进行项目调研及需求分析,然后进行方案的可行性评估与确定,最后完成项目中分配的设计任务。设计任务主要包含位移(测缝)、环境温湿度、节点温度、倾角、加速度、振弦式传感器等无线传感器节点设计,无线调试终端设计以及上位机调试软件设计。主要开发步骤包含:1)根据系统整体方案进行各传感器节点和无线调试终端方案制定、器件选型、软硬件设计、调试、测试、精度论证和优化;2)搭建上位机软件构架,完成上位机调试软件设计、调试、测试和优化;3)将无线传感器节点、无线网关、云平台结合起来进行联调联试。另外,整套系统设计要求做到低功耗、低成本、可持续(使用清洁能源太阳能进行充电),还要进行防雷、防水、防尘等设计。为了保证有足够资源可用和较好的处理计算性能处理多路传感器数据,并且考虑了后续的冗余扩展,同时还考虑低功耗的问题,通过比较选择ST公司的STM32L443RCT6作为MCU,该芯片外设丰富,可以实现多种传感器数据采集。在无线通信技术方面,结合近几年新发展的低功耗广域网传输技术—LoRa通信技术(保留NB-IOT技术),采用SX1278作为无线通信IC,构建LPWAN网络,实现无线低功耗传输。最后,对各个无线传感器节点、无线调试终端和上位机调试软件进行测试。无线传感器节点能够良好地完成数据采集和传输,使用特定方法对节点进行测量精度验证,得出:无线温湿度传感器节点温度精度为±0.5℃,相对湿度精度为±3%;无线倾斜传感器节点精度可达0.003°,无线位移传感器节点为±0.1mm,无线振式弦是传感器节点稳定度为±1Hz,,满足设计要求。无线调试终端可实现数据信息上下行稳定传输。上位机调试软件可满足对倾角传感器校准和各传感器节点调试。最终从局部到整体实现无线传感器节点、无线网关和云平台的联调联试,对数据信息进行分析与展示。