湖南大學橋梁監(jiān)測在線監(jiān)測

1、技術方案技術方案一、建設背景一、建設背景二、設計目標與原則二、設計目標與原則三、主要技術原理三、主要技術原理四、系統(tǒng)結構及組成四、系統(tǒng)結構及組成五、系統(tǒng)軟件功能五、系統(tǒng)軟件功能六、系統(tǒng)與六、系統(tǒng)與Netslab關系關系一、建設背景一、建設背景 隨著自動化技術、多傳感器融合技術、遠程無線通訊技術、大型網隨著自動化技術、多傳感器融合技術、遠程無線通訊技術、大型網絡數據庫技術的成熟，針對橋梁的在線實時監(jiān)測系統(tǒng)已經走向了大型絡數據庫技術的成熟，針對橋梁的在線實時監(jiān)測系統(tǒng)已經走向了大型化，網絡化，遠程化。檢測系統(tǒng)不僅能實時遠程在線檢測橋梁的各項化，網絡化，遠程化。檢測系統(tǒng)不僅能實時遠程在線檢測橋梁的各項

2、指標，而且大量實測數據能通過無線通訊技術異地保存于檢測中心的指標，而且大量實測數據能通過無線通訊技術異地保存于檢測中心的數據庫中數據庫中. 這些寶貴的數據一旦納入網絡結構試驗平臺這些寶貴的數據一旦納入網絡結構試驗平臺NETSLAB中，就可以中，就可以作為整個作為整個NETSLAB平臺的一部分，為模擬自然條件下土木結構力學平臺的一部分，為模擬自然條件下土木結構力學試驗提供數據支持，也可做為實時數據進入多節(jié)點網絡結構力學試驗試驗提供數據支持，也可做為實時數據進入多節(jié)點網絡結構力學試驗體系。因此，建設智能橋梁的遠程在線檢測系統(tǒng)并融入到體系。因此，建設智能橋梁的遠程在線檢測系統(tǒng)并融入到NETSLAB平

3、臺中，具有非常重要的實際意義和研究價值。平臺中，具有非常重要的實際意義和研究價值。二、設計目標與原則二、設計目標與原則系統(tǒng)設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。系統(tǒng)設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。GPRS/CDMA接收和發(fā)送模塊符合接收和發(fā)送模塊符合ETSI標準。標準。數據采集器可以通過程序配置各種參數，實現遠程管理數據采集器可以通過程序配置各種參數，實現遠程管理數據采集器與數據采集器與UPS不間斷電源連接，保證采集數據時不會斷電。不間斷電源連接，保證采集數據時不會斷電。確保采集到的現場數據保存確保采集到的現場數據保存ORACLE數據庫。數據庫。 1、通過預埋的風速、應力、傾

4、角、位移、加速度等各種傳、通過預埋的風速、應力、傾角、位移、加速度等各種傳感器，將被測物理量轉變成電信號，輸入單片機數采單元。感器，將被測物理量轉變成電信號，輸入單片機數采單元。 2、經過信號放大、經過信號放大、A/D轉換，轉化位數字量后。轉換，轉化位數字量后。 3、通過數據采集器中的、通過數據采集器中的TCP/IP協議棧將數據打包，再由協議棧將數據打包，再由GPRS/CDMA模塊傳到模塊傳到GPRS/CDMA網絡，網絡， GPRS/CDMA網絡通過網絡通過網關和網關和INTERNET相連。相連。 4、監(jiān)測中心主機利用、監(jiān)測中心主機利用Win Socket監(jiān)聽網絡，收到數據采集終監(jiān)聽網絡，收到

5、數據采集終端的數據包后解包。端的數據包后解包。 將對應配置的各設備數據保存到數據庫中。將對應配置的各設備數據保存到數據庫中。三、主要技術原理三、主要技術原理三、主要技術原理三、主要技術原理InternetNetslab系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)測應用監(jiān)測應用服務器服務器結構試驗數據庫結構試驗數據庫服務器服務器監(jiān)測實時監(jiān)測實時數據采集數據采集網絡數據傳送網絡數據傳送數據接收數據接收數據入庫數據入庫三、主要技術原理三、主要技術原理 GPRS/CMDA是是介于第二代和第三代之間的一種技術，通常稱是是介于第二代和第三代之間的一種技術，通常稱為為2.5G, 是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業(yè)務。是目前解決移動通

6、信信息服務的一種較完美的業(yè)務。 GPRS/CMDA網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。由于由于GPRS/CMDA網本身就是一個分組型數據網網本身就是一個分組型數據網, 支持支持TCP/IP、X.25協議，因此無需經過協議，因此無需經過PSTN等網絡的轉接，直接與分組數據網（等網絡的轉接，直接與分組數據網（IP網或網或X.25網）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數據業(yè)務。采用網）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數據業(yè)務。采用TCP/IP協議，較以前的無線數據網絡（集群，雙向傳呼，協議，較以前的無線數據網絡（集群，雙向傳呼，GSM短信息）

7、短信息）而言，網絡接入更加直接方便。而言，網絡接入更加直接方便。四、系統(tǒng)結構與組成四、系統(tǒng)結構與組成移動GSM網絡Internet短信啟動檢測Netslab系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)測應用監(jiān)測應用服務器服務器實驗人員實驗人員GSM GSM ModenModen監(jiān)測數據交換結構試驗數據庫結構試驗數據庫服務器服務器防火墻防火墻移動接入移動接入模塊模塊各類傳感器各類傳感器路由器路由器交換機器交換機器四、系統(tǒng)結構與組成四、系統(tǒng)結構與組成硬件模塊及構成硬件模塊及構成 數據采集器是一個集成了數據采集器是一個集成了GPRS/CMDA模塊的終端設備，模塊的終端設備，以以GPRS/CMDA通信技術和單片機技術為核心，內嵌通信技

8、術和單片機技術為核心，內嵌TCPTCPIPIP協協議，自動完成監(jiān)控中心通過議，自動完成監(jiān)控中心通過InternetInternet發(fā)出命令的接收解碼、終發(fā)出命令的接收解碼、終端返回數據的編碼和發(fā)送。它通過端返回數據的編碼和發(fā)送。它通過RSRS一一232232串口與集中器相連，串口與集中器相連，通過內置嵌入式處理器對數據進行處理，協議封裝后發(fā)送到通過內置嵌入式處理器對數據進行處理，協議封裝后發(fā)送到GPRS/CMDA網絡上。網絡上。四、系統(tǒng)結構與組成四、系統(tǒng)結構與組成硬件技術指標硬件技術指標四、系統(tǒng)結構與組成四、系統(tǒng)結構與組成硬件技術指標硬件技術指標四、系統(tǒng)結構與組成四、系統(tǒng)結構與組成硬件技術指標

9、硬件技術指標四、系統(tǒng)結構與組成四、系統(tǒng)結構與組成硬件技術指標硬件技術指標四、系統(tǒng)結構與組成四、系統(tǒng)結構與組成硬件技術指標硬件技術指標GPRS/CMDAGPRS/CMDA五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能遠端設備啟動在線監(jiān)測管理 數據采集管 理 窗口圖形管理系統(tǒng)維護管理信號處理分析設備故障監(jiān)測監(jiān)測數據預警數據采集接收監(jiān)測數據入 庫 信號處理信號預處理 數組運算圖形縮放管理窗口排列 圖形屬性管理 監(jiān)測參數設定系統(tǒng)用戶管理基于基于 GPRS/CDMAGPRS/CDMA在線橋梁監(jiān)測系統(tǒng)在線橋梁監(jiān)測系統(tǒng) 數據通信控制五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 現場數采單元在無數據采集任務時處于休眠狀現場數采單元在無數據采集任務時處

10、于休眠狀態(tài)，態(tài)， GPRS/CMDA模塊處于待機狀態(tài)，一旦收模塊處于待機狀態(tài)，一旦收到預設號碼發(fā)送的控制信號，即可啟動現場數據到預設號碼發(fā)送的控制信號，即可啟動現場數據采集器工作，或者關閉數據采集器電源，使其重采集器工作，或者關閉數據采集器電源，使其重新處于休眠狀態(tài)。新處于休眠狀態(tài)。遠端設備啟動遠端設備啟動五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 系統(tǒng)自動監(jiān)測遠端數據采集設備以及系統(tǒng)自動監(jiān)測遠端數據采集設備以及GPRS/CMDA設備，如果設備出現故障自動設備，如果設備出現故障自動GSM發(fā)送短消息等發(fā)送短消息等方式通告相關人員故障信息，提高了整個系統(tǒng)的方式通告相關人員故障信息，提高了整個系統(tǒng)的有效性。有效性。設

11、備故障監(jiān)測設備故障監(jiān)測五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 可以對系統(tǒng)監(jiān)測的相關數據設置預警提示，可以對系統(tǒng)監(jiān)測的相關數據設置預警提示，系統(tǒng)自動監(jiān)測的數據一旦達到預警提示設置范圍系統(tǒng)自動監(jiān)測的數據一旦達到預警提示設置范圍自動通過自動通過GSM發(fā)送短消息等方式通知相關人員，發(fā)送短消息等方式通知相關人員，提醒研究人員對該監(jiān)測數據進行關注。提醒研究人員對該監(jiān)測數據進行關注。監(jiān)測數據預警監(jiān)測數據預警五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 通過通過GPRS/CMDA的移動網絡和的移動網絡和Internet的網的網絡實現與遠端的監(jiān)測系統(tǒng)建立通信網絡通道。能絡實現與遠端的監(jiān)測系統(tǒng)建立通信網絡通道。能夠支持多個通道傳送數據。夠支持多個

12、通道傳送數據。數據通信控制數據通信控制五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能GPRS/CMDA數據采集接收數據采集接收五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 監(jiān)測中心的計算機的數據采集過來，通過監(jiān)測中心的計算機的數據采集過來，通過 etsLab系統(tǒng)將數據保存到結構試驗數據庫中。系統(tǒng)將數據保存到結構試驗數據庫中。監(jiān)測數據入庫監(jiān)測數據入庫 可以進行時域數據零線調整、加常數、積分、可以進行時域數據零線調整、加常數、積分、微分、曲線擬和以及濾波器設計和濾波。微分、曲線擬和以及濾波器設計和濾波。五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能信號預處理信號預處理五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 對激活的窗口或指定的通道進行數據處理。能對激活的窗口或指定的通道進行

13、數據處理。能夠采用時域波形、夠采用時域波形、FFT、頻譜、付氏譜、功率譜、頻譜、付氏譜、功率譜密度、單邊功率譜密度分析、傳遞函數、互譜密密度、單邊功率譜密度分析、傳遞函數、互譜密度、相干函數、自相關函數、互相關函數、聲譜、度、相干函數、自相關函數、互相關函數、聲譜、沖擊響應譜、概率密度處理方法對信號數據進行沖擊響應譜、概率密度處理方法對信號數據進行圖形顯示、數據處理和分析。圖形顯示、數據處理和分析。信號處理信號處理五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 對指定的窗口中的數據進行實型數組的代數運對指定的窗口中的數據進行實型數組的代數運算，如果選擇當前窗口是算，如果選擇當前窗口是A或或B，進行，進行A+B，A-B，A*B運算。運算的數據長度必須相同，運算運算。運算的數據長度必須相同，運算結果顯示在最后激活的窗口結果顯示在最后激活的窗口B。數組運算數組運算五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 用于控制圖形曲線的顯示比例和位置。能夠對用于控制圖形曲線的顯示比例和位置。能夠對圖形上下左右移動，大小縮放。圖形上下左右移動，大小縮放。圖形縮放管理圖形縮放管理五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能窗口排列控制窗口排列控制五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 對于光標能夠開對于光標能夠開/關，顯示板能夠開關，顯示板能夠開/關并且可關