一種基于TOF傳感器的建築結構裂縫監測高效電能測量系統
建築行業中建築品質監測系統的開發研究，具有非常重要的現實意義。
由于建築品質問題等因素，或者自然狀況，諸如地震等情況的發生，建築工程越來越頻繁地遭受意外破壞、出現建築物斷裂，以至于發生人員和财物的損失，這不得不引起人們的重視和思考。
開發和設計一款裝置或者系統，旨在收集問題、提供解決方案，對固定建築物，包括橋梁等出現的裂縫生長，進行定期監測和監控，以便即使發現和提供措施保護，使建築物結構免受破壞，在這個裝置或系統中，PCB電路的應用，在于執行傳感器測量，并将測量資料傳輸到終端網關裝置。
資料将被轉發到資料中心，由于內建了ATmega328P-AU微控制器，PCB電路可以連接配接最多三個傳感器，傳感器節點是WSN系統的主要組成部分之一，傳感器節點包括四個核心單元，電源單元、傳感器單元，以及中央處理單元和無線通信單元。
傳感器節點的中央處理單元，是一個ATmega328P-AU微控制器，使用5V程式設計工作電壓，并使用C++語言處理、收集，以及分析來自各種傳感器的資料，各個單元之間通過I2C通信進行通信，然後通過通用異步收發器傳輸通信，通過無線通信單元傳輸資料。
傳感器節點通信單元使用E32-TTL-100子產品，該子產品采用低功耗、節能的LoRa無線廣域網協定，與網關節點或其他傳感器節點進行資料傳輸，E32-TTL-100子產品适用于諸如WSN等大規模系統，并使用UART通信與微控制器進行通信。
傳感器節點的電源單元主要使用12V電壓，以及最大容量為5.2W的太陽能電池闆，還使用LiPo電池儲存電力，總容量為3000mAh，傳感器單元包括三種類型的傳感器，VL53L0X傳感器是一種ToF近距離傳感器。
它用于确定其與待測物體之間的距離，并将其轉換為數字信号發送給微控制器，傳感器用于确定裂紋振蕩的幅度，ADXL345傳感器是一種加速度計，它用于确定附在傳感器上的物體的振動或慣性，并将其轉換為數字信号，通過I2C通信發送給微控制器。
這個變量用于分析振動對裂紋變化的影響，它非常适用于移動應用，具有簡單、堅固的設計、高阻抗和高頻響應，SHT31傳感器負責收集環境溫度和濕度資料，将其轉換為數字信号，并通過I2C通信發送給微控制器。
在這種情況下，傳感器用于分布式情況，正在分析溫度和濕度對裂紋變化的影響，實際的系統模型符合高品質、緊湊尺寸，以及穩定運作群組件的适當排列等硬體要求，天線的放置位置合适，來保信号的廣泛傳輸，并限制噪聲。
傳感器節點還設計為支援将傳感器節點，附着到工作表面，并包括太陽能安裝闆，以接收盡可能多的光線，實際的傳感器節點，由九個主要元件組成，傳感器節點支架，連接配接太陽能電源的電纜，電子電路盒，能量控制電路，Lora子產品，锂電池，太陽能電池闆，傳感器節點電路，固定距離零件。
實際的網關節點由兩個主要元件組成，ESP32套件，Lora子產品，網關節點作為一個網關，在廣域網絡和網際網路協定之間轉換資料，并負責接收來自傳感器節點的信号，并通過網際網路對資料進行分類、打包和推送到主機機器。
網關節點由三個單元組成，源單元、中央處理單元和無線通信單元，本案例中網關節點的源單元直接從220V民用電力供應中擷取，并通過擴充卡将其轉換為5V直流電源，網關節點的中央處理單元，是內建在DevKit v1上的微控制器ESP32-WROOM-32。
具有高處理速度和穩定性、Wi-Fi連接配接性，以及直接将資料傳輸到網際網路的功能，關于網關節點的無線通信，為增加與傳感器節點的相容性，網關節點還使用低功耗的E32-TTL-100子產品，來與遠距離傳感器節點通信資料。
Web伺服器對于為各種裝置，提供可擴充的使用者界面非常有效，同時也可以提供一系列測量資料，這款由MQTT/Node-Red設計的軟體，在Web伺服器上運作，具備如下功能，可以遠端監控和管理遠近距離不同的物聯網節點。
可以從不同位置收集測量資料，可以使用靈活的庫進行各種分析，允許各種裝置進行不同的查詢，可以報告特定時間段内的標明參數，系統的新版本電源單元由三個元件組成，一個12V太陽能電池闆，最大容量為5.2W，用于将太陽能轉換為電能。
一個3000mAh的锂聚合物電池，用于儲存能量，以及一個能量控制電路，用于穩定整個傳感器節點系統的電壓，可以對這樣的結構，進行粗略的功耗分析，該傳感器節點靈活高效，確定系統能夠持續運作。
基于傳感器網絡的建築品質監測系統，具有重要的應用價值，未來，随着傳感器技術的進一步發展和智能化水準的提高，建築品質監測系統，将逐漸趨于智能化、自動化，為人們提供更加安全可靠的建築環境。
