一种基于TOF传感器的建筑结构裂缝监测高效电能测量系统
建筑行业中建筑质量监测系统的开发研究，具有非常重要的现实意义。
由于建筑质量问题等因素，或者自然状况，诸如地震等情况的发生，建筑工程越来越频繁地遭受意外破坏、出现建筑物断裂，以至于发生人员和财物的损失，这不得不引起人们的重视和思考。
开发和设计一款设备或者系统，旨在收集问题、提供解决方案，对固定建筑物，包括桥梁等出现的裂缝生长，进行定期监测和监控，以便即使发现和提供措施保护，使建筑物结构免受破坏，在这个设备或系统中，PCB电路的应用，在于执行传感器测量，并将测量数据传输到终端网关设备。
数据将被转发到数据中心，由于集成了ATmega328P-AU微控制器，PCB电路可以连接最多三个传感器，传感器节点是WSN系统的主要组成部分之一，传感器节点包括四个核心单元，电源单元、传感器单元，以及中央处理单元和无线通信单元。
传感器节点的中央处理单元，是一个ATmega328P-AU微控制器，使用5V编程工作电压，并使用C++语言处理、收集，以及分析来自各种传感器的数据，各个单元之间通过I2C通信进行通信，然后通过通用异步收发器传输通信，通过无线通信单元传输数据。
传感器节点通信单元使用E32-TTL-100模块，该模块采用低功耗、节能的LoRa无线广域网协议，与网关节点或其他传感器节点进行数据传输，E32-TTL-100模块适用于诸如WSN等大规模系统，并使用UART通信与微控制器进行通信。
传感器节点的电源单元主要使用12V电压，以及最大容量为5.2W的太阳能电池板，还使用LiPo电池储存电力，总容量为3000mAh，传感器单元包括三种类型的传感器，VL53L0X传感器是一种ToF近距离传感器。
它用于确定其与待测物体之间的距离，并将其转换为数字信号发送给微控制器，传感器用于确定裂纹振荡的幅度，ADXL345传感器是一种加速度计，它用于确定附在传感器上的物体的振动或惯性，并将其转换为数字信号，通过I2C通信发送给微控制器。
这个变量用于分析振动对裂纹变化的影响，它非常适用于移动应用，具有简单、坚固的设计、高阻抗和高频响应，SHT31传感器负责收集环境温度和湿度数据，将其转换为数字信号，并通过I2C通信发送给微控制器。
在这种情况下，传感器用于分布式情况，正在分析温度和湿度对裂纹变化的影响，实际的系统模型符合高质量、紧凑尺寸，以及稳定运行和组件的适当排列等硬件要求，天线的放置位置合适，来保信号的广泛传输，并限制噪声。
传感器节点还设计为支持将传感器节点，附着到工作表面，并包括太阳能安装板，以接收尽可能多的光线，实际的传感器节点，由九个主要组件组成，传感器节点支架，连接太阳能电源的电缆，电子电路盒，能量控制电路，Lora模块，锂电池，太阳能电池板，传感器节点电路，固定距离零件。
实际的网关节点由两个主要组件组成，ESP32套件，Lora模块，网关节点作为一个网关，在广域网络和互联网协议之间转换数据，并负责接收来自传感器节点的信号，并通过互联网对数据进行分类、打包和推送到主机机器。
网关节点由三个单元组成，源单元、中央处理单元和无线通信单元，本案例中网关节点的源单元直接从220V民用电力供应中获取，并通过适配器将其转换为5V直流电源，网关节点的中央处理单元，是集成在DevKit v1上的微控制器ESP32-WROOM-32。
具有高处理速度和稳定性、Wi-Fi连接性，以及直接将数据传输到互联网的功能，关于网关节点的无线通信，为增加与传感器节点的兼容性，网关节点还使用低功耗的E32-TTL-100模块，来与远距离传感器节点通信数据。
Web服务器对于为各种设备，提供可扩展的用户界面非常有效，同时也可以提供一系列测量数据，这款由MQTT/Node-Red设计的软件，在Web服务器上运行，具备如下功能，可以远程监控和管理远近距离不同的物联网节点。
可以从不同位置收集测量数据，可以使用灵活的库进行各种分析，允许各种设备进行不同的查询，可以报告特定时间段内的选定参数，系统的新版本电源单元由三个组件组成，一个12V太阳能电池板，最大容量为5.2W，用于将太阳能转换为电能。
一个3000mAh的锂聚合物电池，用于储存能量，以及一个能量控制电路，用于稳定整个传感器节点系统的电压，可以对这样的结构，进行粗略的功耗分析，该传感器节点灵活高效，确保系统能够持续运行。
基于传感器网络的建筑质量监测系统，具有重要的应用价值，未来，随着传感器技术的进一步发展和智能化水平的提高，建筑质量监测系统，将逐渐趋于智能化、自动化，为人们提供更加安全可靠的建筑环境。
