湖南大學(xué)橋梁監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)

1、技術(shù)方案技術(shù)方案一、建設(shè)背景一、建設(shè)背景二、設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則二、設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則三、主要技術(shù)原理三、主要技術(shù)原理四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(guān)系關(guān)系一、建設(shè)背景一、建設(shè)背景 隨著自動(dòng)化技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、遠(yuǎn)程無(wú)線通訊技術(shù)、大型網(wǎng)隨著自動(dòng)化技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、遠(yuǎn)程無(wú)線通訊技術(shù)、大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的成熟，針對(duì)橋梁的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)走向了大型絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的成熟，針對(duì)橋梁的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)走向了大型化，網(wǎng)絡(luò)化，遠(yuǎn)程化。檢測(cè)系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線檢測(cè)橋梁的各項(xiàng)化，網(wǎng)絡(luò)化，遠(yuǎn)程化。檢測(cè)系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線檢測(cè)橋梁的各項(xiàng)

2、指標(biāo)，而且大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)能通過(guò)無(wú)線通訊技術(shù)異地保存于檢測(cè)中心的指標(biāo)，而且大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)能通過(guò)無(wú)線通訊技術(shù)異地保存于檢測(cè)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)庫(kù)中. 這些寶貴的數(shù)據(jù)一旦納入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)這些寶貴的數(shù)據(jù)一旦納入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)NETSLAB中，就可以中，就可以作為整個(gè)作為整個(gè)NETSLAB平臺(tái)的一部分，為模擬自然條件下土木結(jié)構(gòu)力學(xué)平臺(tái)的一部分，為模擬自然條件下土木結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持，也可做為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)入多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持，也可做為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)入多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)體系。因此，建設(shè)智能橋梁的遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)并融入到體系。因此，建設(shè)智能橋梁的遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)并融入到NETSLAB平

3、臺(tái)中，具有非常重要的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值。平臺(tái)中，具有非常重要的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值。二、設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則二、設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性、可擴(kuò)容性、易維護(hù)性和易操作性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性、可擴(kuò)容性、易維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采集器可以通過(guò)程序配置各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)采集器可以通過(guò)程序配置各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)采集器與UPS不間斷電源連接，保證采集數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)斷電。不間斷電源連接，保證采集數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)斷電。確保采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存確保采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)。 1、通過(guò)預(yù)埋的風(fēng)速、應(yīng)力、傾

4、角、位移、加速度等各種傳、通過(guò)預(yù)埋的風(fēng)速、應(yīng)力、傾角、位移、加速度等各種傳感器，將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，輸入單片機(jī)數(shù)采單元。感器，將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，輸入單片機(jī)數(shù)采單元。 2、經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化位數(shù)字量后。轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化位數(shù)字量后。 3、通過(guò)數(shù)據(jù)采集器中的、通過(guò)數(shù)據(jù)采集器中的TCP/IP協(xié)議棧將數(shù)據(jù)打包，再由協(xié)議棧將數(shù)據(jù)打包，再由GPRS/CDMA模塊傳到模塊傳到GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)， GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)和INTERNET相連。相連。 4、監(jiān)測(cè)中心主機(jī)利用、監(jiān)測(cè)中心主機(jī)利用Win Socket監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，收到數(shù)據(jù)采集終監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，收到

5、數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)包后解包。端的數(shù)據(jù)包后解包。 將對(duì)應(yīng)配置的各設(shè)備數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。將對(duì)應(yīng)配置的各設(shè)備數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。三、主要技術(shù)原理三、主要技術(shù)原理三、主要技術(shù)原理三、主要技術(shù)原理InternetNetslab系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用監(jiān)測(cè)應(yīng)用服務(wù)器服務(wù)器結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器服務(wù)器監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)入庫(kù)數(shù)據(jù)入庫(kù)三、主要技術(shù)原理三、主要技術(shù)原理 GPRS/CMDA是是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù)，通常稱是是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù)，通常稱為為2.5G, 是目前解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)。是目前解決移動(dòng)通

6、信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)。 GPRS/CMDA網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接。網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接。由于由于GPRS/CMDA網(wǎng)本身就是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)本身就是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無(wú)需經(jīng)過(guò)協(xié)議，因此無(wú)需經(jīng)過(guò)PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，協(xié)議，較以前的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，GSM短信息）

7、短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)Internet短信啟動(dòng)檢測(cè)Netslab系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用監(jiān)測(cè)應(yīng)用服務(wù)器服務(wù)器實(shí)驗(yàn)人員實(shí)驗(yàn)人員GSM GSM ModenModen監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器服務(wù)器防火墻防火墻移動(dòng)接入移動(dòng)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(jī)器交換機(jī)器四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成硬件模塊及構(gòu)成硬件模塊及構(gòu)成 數(shù)據(jù)采集器是一個(gè)集成了數(shù)據(jù)采集器是一個(gè)集成了GPRS/CMDA模塊的終端設(shè)備，模塊的終端設(shè)備，以以GPRS/CMDA通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)為核心，內(nèi)嵌通信技

8、術(shù)和單片機(jī)技術(shù)為核心，內(nèi)嵌TCPTCPIPIP協(xié)協(xié)議，自動(dòng)完成監(jiān)控中心通過(guò)議，自動(dòng)完成監(jiān)控中心通過(guò)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?cái)?shù)據(jù)的編碼和發(fā)送。它通過(guò)端返回?cái)?shù)據(jù)的編碼和發(fā)送。它通過(guò)RSRS一一232232串口與集中器相連，串口與集中器相連，通過(guò)內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，協(xié)議封裝后發(fā)送到通過(guò)內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS/CMDA網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)上。四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成硬件技術(shù)指標(biāo)硬件技術(shù)指標(biāo)四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成硬件技術(shù)指標(biāo)硬件技術(shù)指標(biāo)四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成硬件技術(shù)指標(biāo)

9、硬件技術(shù)指標(biāo)四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成硬件技術(shù)指標(biāo)硬件技術(shù)指標(biāo)四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成硬件技術(shù)指標(biāo)硬件技術(shù)指標(biāo)GPRS/CMDAGPRS/CMDA五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能遠(yuǎn)端設(shè)備啟動(dòng)在線監(jiān)測(cè)管理 數(shù)據(jù)采集管 理 窗口圖形管理系統(tǒng)維護(hù)管理信號(hào)處理分析設(shè)備故障監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警數(shù)據(jù)采集接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)入 庫(kù) 信號(hào)處理信號(hào)預(yù)處理 數(shù)組運(yùn)算圖形縮放管理窗口排列 圖形屬性管理 監(jiān)測(cè)參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)用戶管理基于基于 GPRS/CDMAGPRS/CDMA在線橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通信控制五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)采單元在無(wú)數(shù)據(jù)采集任務(wù)時(shí)處于休眠狀現(xiàn)場(chǎng)數(shù)采單元在無(wú)數(shù)據(jù)采集任務(wù)時(shí)處

10、于休眠狀態(tài)，態(tài)， GPRS/CMDA模塊處于待機(jī)狀態(tài)，一旦收模塊處于待機(jī)狀態(tài)，一旦收到預(yù)設(shè)號(hào)碼發(fā)送的控制信號(hào)，即可啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)到預(yù)設(shè)號(hào)碼發(fā)送的控制信號(hào)，即可啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器工作，或者關(guān)閉數(shù)據(jù)采集器電源，使其重采集器工作，或者關(guān)閉數(shù)據(jù)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(yuǎn)端設(shè)備啟動(dòng)遠(yuǎn)端設(shè)備啟動(dòng)五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及GPRS/CMDA設(shè)備，如果設(shè)備出現(xiàn)故障自動(dòng)設(shè)備，如果設(shè)備出現(xiàn)故障自動(dòng)GSM發(fā)送短消息等發(fā)送短消息等方式通告相關(guān)人員故障信息，提高了整個(gè)系統(tǒng)的方式通告相關(guān)人員故障信息，提高了整個(gè)系統(tǒng)的有效性。有效性。設(shè)

11、備故障監(jiān)測(cè)設(shè)備故障監(jiān)測(cè)五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 可以對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置預(yù)警提示，可以對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置預(yù)警提示，系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)一旦達(dá)到預(yù)警提示設(shè)置范圍系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)一旦達(dá)到預(yù)警提示設(shè)置范圍自動(dòng)通過(guò)自動(dòng)通過(guò)GSM發(fā)送短消息等方式通知相關(guān)人員，發(fā)送短消息等方式通知相關(guān)人員，提醒研究人員對(duì)該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)注。提醒研究人員對(duì)該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)注。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)警五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 通過(guò)通過(guò)GPRS/CMDA的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和Internet的網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立通信網(wǎng)絡(luò)通道。能絡(luò)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立通信網(wǎng)絡(luò)通道。能夠支持多個(gè)通道傳送數(shù)據(jù)。夠支持多個(gè)

12、通道傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信控制數(shù)據(jù)通信控制五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能GPRS/CMDA數(shù)據(jù)采集接收數(shù)據(jù)采集接收五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 監(jiān)測(cè)中心的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)，通過(guò)監(jiān)測(cè)中心的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)，通過(guò) etsLab系統(tǒng)將數(shù)據(jù)保存到結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)保存到結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù) 可以進(jìn)行時(shí)域數(shù)據(jù)零線調(diào)整、加常數(shù)、積分、可以進(jìn)行時(shí)域數(shù)據(jù)零線調(diào)整、加常數(shù)、積分、微分、曲線擬和以及濾波器設(shè)計(jì)和濾波。微分、曲線擬和以及濾波器設(shè)計(jì)和濾波。五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能信號(hào)預(yù)處理信號(hào)預(yù)處理五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 對(duì)激活的窗口或指定的通道進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。能對(duì)激活的窗口或指定的通道進(jìn)行

13、數(shù)據(jù)處理。能夠采用時(shí)域波形、夠采用時(shí)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(shù)、互譜密密度、單邊功率譜密度分析、傳遞函數(shù)、互譜密度、相干函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)、聲譜、度、相干函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)、聲譜、沖擊響應(yīng)譜、概率密度處理方法對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行沖擊響應(yīng)譜、概率密度處理方法對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形顯示、數(shù)據(jù)處理和分析。圖形顯示、數(shù)據(jù)處理和分析。信號(hào)處理信號(hào)處理五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 對(duì)指定的窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)型數(shù)組的代數(shù)運(yùn)對(duì)指定的窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)型數(shù)組的代數(shù)運(yùn)算，如果選擇當(dāng)前窗口是算，如果選擇當(dāng)前窗口是A或或B，進(jìn)行，進(jìn)行A+B，A-B，A*B運(yùn)算。運(yùn)算的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度必須相同，運(yùn)算運(yùn)算。運(yùn)算的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度必須相同，運(yùn)算結(jié)果顯示在最后激活的窗口結(jié)果顯示在最后激活的窗口B。數(shù)組運(yùn)算數(shù)組運(yùn)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?qū)τ糜诳刂茍D形曲線的顯示比例和位置。能夠?qū)D形上下左右移動(dòng)，大小縮放。圖形上下左右移動(dòng)，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(duì)于光標(biāo)能夠開(kāi)對(duì)于光標(biāo)能夠開(kāi)/關(guān)，顯示板能夠開(kāi)關(guān)，顯示板能夠開(kāi)/關(guān)并且可關(guān)