近年来随着中国城市化水平的提高,高层建筑的数量也逐日攀升,随之而来的是高层建筑的安全检测以及消防安全问题,如何在火灾现场应对建筑垮塌并确保人身安全,成为了消防从业人员的巨大挑战。现阶段的建筑形变监测手段需要消耗大量人力、物力和时间成本,难以在火灾等恶劣环境中实现可靠的全方位实时建筑健康监测和预警。因此,消防从业人员急需一种工作于恶劣环境下的可靠在线建筑形变监测系统,确保消防抢险人员的人身安全并降低维护成本。随着无线传感网络的快速发展,通过传感器与无线网络可以实现大范围、全天候和全自动的在线监测。本文实现了一种在线建筑形变监测物联网系统,具备日常环境和火灾环境场景下实时监测的功能。本研究主要从建筑形变传感网络设计、无线网络时间同步和无线传感网络可靠性设计三方面开展了以下工作内容:1、针对目前建筑形变监测手段单一和维持成本高等因素,无法在火灾等恶劣环境中实现可靠的全方位实时建筑健康监测的问题,本文实现了建筑形变监测物联网的设计。传感器上采用了MEMS倾角传感器、GNSS RTK位移传感器和K型热电偶温度传感器,用于在线监测建筑结构的形变和温度变化情况,其中倾角传感器和温度传感器用于室内建筑结构监测,位移传感器用于建筑整体结构监测;无线传感网络选用低复杂度的Lo Ra WAN,其具备低功耗、长距离和大容量的优点,利于实现建筑室内无线传感网络覆盖,为终端和服务器的数据交互提供了可靠的通信链路支撑。2、针对建筑形变监测系统后端的数据处理手段对各终端时间同步的需求,本文实现了改进泛洪时间同步协议在Lo Ra WAN的应用。通过在网关和终端应用硬件时间戳技术,在异常值抑制方面使用效果优异的迭代加权最小二乘拟合法,在各终端维持低网络负载和低功耗的前提下,该方案实现了高精度且稳定性良好的时间同步效果,可以满足建筑形变监测物联网的需求。3、Lo Ra WAN使用ALOHA算法实现无线信道防冲突,这种算法在高网络负载下会出现吞吐率下降、可靠性下降和功耗上升等问题。针对上述问题,本文实现了无线传感网络的可靠性设计,通过时分多址在Lo Ra WAN上的应用,在系统输入负载不变的情况下,提升了系统的吞吐率、可靠性,并降低了终端的功耗;通过自定义时间片和时隙调度功能,解决了以往固定时隙分配带来的系统灵活度降低等问题,并提高了后端对数据的利用率。