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(wǎng)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(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫技術的成熟，針對橋梁的在線實時監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)走向了大型絡數(shù)據(jù)庫技術的成熟，針對橋梁的在線實時監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)走向了大型化，網(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)能通過無線通訊技術異地保存于檢測中心的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)庫中. 這些寶貴的數(shù)據(jù)一旦納入網(wǎng)絡結構試驗平臺這些寶貴的數(shù)據(jù)一旦納入網(wǎng)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(shù)據(jù)支持，也可做為實時數(shù)據(jù)進入多節(jié)點網(wǎng)絡結構力學試驗試驗提供數(shù)據(jù)支持，也可做為實時數(shù)據(jù)進入多節(jié)點網(wǎng)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(shù)據(jù)采集器可以通過程序配置各種參數(shù)，實現(xiàn)遠程管理數(shù)據(jù)采集器可以通過程序配置各種參數(shù)，實現(xiàn)遠程管理數(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)時不會斷電。不間斷電源連接，保證采集數(shù)據(jù)時不會斷電。確保采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)保存確保采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)保存ORACLE數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)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(shù)采單元。感器，將被測物理量轉變成電信號，輸入單片機數(shù)采單元。 2、經(jīng)過信號放大、經(jīng)過信號放大、A/D轉換，轉化位數(shù)字量后。轉換，轉化位數(shù)字量后。 3、通過數(shù)據(jù)采集器中的、通過數(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，網(wǎng)絡， GPRS/CDMA網(wǎng)絡通過網(wǎng)絡通過網(wǎng)關和網(wǎng)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(wǎng)絡，收到數(shù)據(jù)采集終監(jiān)聽網(wǎng)絡，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。 將對應配置的各設備數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。將對應配置的各設備數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫結構試驗數(shù)據(jù)庫服務器服務器監(jiān)測實時監(jiān)測實時數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)入庫數(shù)據(jù)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(wǎng)絡接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。網(wǎng)絡接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于由于GPRS/CMDA網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡的轉接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（等網(wǎng)絡的轉接，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。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。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（集群，雙向傳呼，協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（集群，雙向傳呼，GSM短信息）

7、短信息）而言，網(wǎng)絡接入更加直接方便。而言，網(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)交換結構試驗數(shù)據(jù)庫結構試驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集器是一個集成了數(shù)據(jù)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(nèi)嵌通信技

8、術和單片機技術為核心，內(nèi)嵌TCPTCPIPIP協(xié)協(xié)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(shù)據(jù)的編碼和發(fā)送。它通過端返回數(shù)據(jù)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(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理，協(xié)議封裝后發(fā)送到通過內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理，協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS/CMDA網(wǎng)絡上。網(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)預警數(shù)據(jù)采集接收監(jiān)測數(shù)據(jù)入 庫 信號處理信號預處理 數(shù)組運算圖形縮放管理窗口排列 圖形屬性管理 監(jiān)測參數(shù)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(shù)據(jù)通信控制五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 現(xiàn)場數(shù)采單元在無數(shù)據(jù)采集任務時處于休眠狀現(xiàn)場數(shù)采單元在無數(shù)據(jù)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(xiàn)場數(shù)據(jù)到預設號碼發(fā)送的控制信號，即可啟動現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集器工作，或者關閉數(shù)據(jù)采集器電源，使其重采集器工作，或者關閉數(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(shù)據(jù)采集設備以及系統(tǒng)自動監(jiān)測遠端數(shù)據(jù)采集設備以及GPRS/CMDA設備，如果設備出現(xiàn)故障自動設備，如果設備出現(xiàn)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(shù)據(jù)設置預警提示，可以對系統(tǒng)監(jiān)測的相關數(shù)據(jù)設置預警提示，系統(tǒng)自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)一旦達到預警提示設置范圍系統(tǒng)自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行關注。提醒研究人員對該監(jiān)測數(shù)據(jù)進行關注。監(jiān)測數(shù)據(jù)預警監(jiān)測數(shù)據(jù)預警五、系統(tǒng)功能五、系統(tǒng)功能 通過通過GPRS/CMDA的移動網(wǎng)絡和的移動網(wǎng)絡和Internet的網(wǎng)的網(wǎng)絡實現(xiàn)與遠端的監(jiān)測系統(tǒng)建立通信網(wǎng)絡通道。能絡實現(xiàn)與遠端的監(jiān)測系統(tǒng)建立通信網(wǎng)絡通道。能夠支持多個通道傳送數(shù)據(jù)。夠支持多個

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)測中心的計算機的數(shù)據(jù)采集過來，通過監(jiān)測中心的計算機的數(shù)據(jù)采集過來，通過 etsLab系統(tǒng)將數(shù)據(jù)保存到結構試驗數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)保存到結構試驗數(shù)據(jù)庫中。監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫 可以進行時域數(shù)據(jù)零線調整、加常數(shù)、積分、可以進行時域數(shù)據(jù)零線調整、加常數(shù)、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(shù)據(jù)處理。能對激活的窗口或指定的通道進行

13、數(shù)據(jù)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(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)、自相關函數(shù)、互相關函數(shù)、聲譜、度、相干函數(shù)、自相關函數(shù)、互相關函數(shù)、聲譜、沖擊響應譜、概率密度處理方法對信號數(shù)據(jù)進行沖擊響應譜、概率密度處理方法對信號數(shù)據(jù)進行圖形顯示、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(shù)據(jù)進行實型數(shù)組的代數(shù)運對指定的窗口中的數(shù)據(jù)進行實型數(shù)組的代數(shù)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(shù)據(jù)長度必須相同，運算運算。運算的數(shù)據(jù)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(shù)組運算數(shù)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