结构健康监测(SHM)是监测和评估土木结构运营状况的重要手段。在SHM中,对桥梁关键信息的采集与传输是至关重要的,因为只有当监测的数据准确、可靠、实时、稳定地传输时,才能保证后续数据评估和分析的准确性。传统的有线结构监测系统具有灵活性差、成本高等缺陷,无线传感器网络、(WSN)有效克服了这些缺陷,但传统WSN仍具有能耗不均衡、协议标准不统一导致信息孤岛等问题。为解决这些问题,本文设计一种基于6LoWPAN WSN的结构监测系统,并研究改进6LoWPAN网络层中RPL路由协议以均衡网络能耗,研究工作如下:基于6LoWPAN WSN的结构监测系统由无线传感器节点、边界路由节点与远程监控中心构成。无线传感器节点与边界路由节点的硬件开发基于CC2538片上系统无线收发芯片。这两类节点的嵌入式软件开发基于Contiki3.0嵌入式操作系统,包括操作系统的移植和传感器模块驱动、以太网模块驱动以及应用软件的开发。无线传感器节点采用6LoWPAN协议进行组网通信,作为IPv6终端节点,实现对桥梁的温湿度、加速度等参数的采集,并扩展了一路模拟信号输入通道。边界路由节点主要对监测区域的传感器节点的数据进行汇集与转发,通过转换IPv4数据包和IPv6数据包,实现6LoWPAN网络与IPv4互联网的通信。远程监控中心主要实现监测数据的存储、处理和在线实时显示等,包括用户界面设计和数据库设计。用户界面设计基于MATLAB GUIDE开发环境平台,包括人机界面和数据处理模块;数据库设计基于MySQL数据库,实现对数据管理。针对6LoWPAN的RPL路由协议中OFO目标函数度量单一导致网络能耗分布不均的问题,本文提出在RPL路由协议OFO目标函数的基础上,加入能量的判断标准,使子节点选择父节点时综合考虑节点跳数和能量因素。采用Contiki系统自带的Cooja仿真器对改进的协议进行仿真验证。仿真结果表明,本文提出的RPL协议改进方案可以均衡网络路由转发,从而均衡网络能耗。搭建实际的硬件平台对WSN性能和系统功能进行测试分析,系统测试包括边界路由节点与互联网的联通性、无线传感器节点能耗、远程监控中心和数据库的功能;网络性能的测试包括网络吞吐率、丢包率、通信距离。测试结果表明:系统工作稳定可靠,网络性能良好,能够准确可靠地采集和传输传感数据,并实现6LoWPAN网络与传统IPv4网络互联,具有一定的实际工程应用参考价值。