湖南大学桥梁监测在线监测

1、技术方案技术方案一、建设背景一、建设背景二、设计目标与原则二、设计目标与原则三、主要技术原理三、主要技术原理四、系统结构及组成四、系统结构及组成五、系统软件功能五、系统软件功能六、系统与六、系统与Netslab关系关系一、建设背景一、建设背景 随着自动化技术、多传感器融合技术、远程无线通讯技术、大型网随着自动化技术、多传感器融合技术、远程无线通讯技术、大型网络数据库技术的成熟，针对桥梁的在线实时监测系统已经走向了大型络数据库技术的成熟，针对桥梁的在线实时监测系统已经走向了大型化，网络化，远程化。检测系统不仅能实时远程在线检测桥梁的各项化，网络化，远程化。检测系统不仅能实时远程在线检测桥梁的各项

2、指标，而且大量实测数据能通过无线通讯技术异地保存于检测中心的指标，而且大量实测数据能通过无线通讯技术异地保存于检测中心的数据库中数据库中. 这些宝贵的数据一旦纳入网络结构试验平台这些宝贵的数据一旦纳入网络结构试验平台NETSLAB中，就可以中，就可以作为整个作为整个NETSLAB平台的一部分，为模拟自然条件下土木结构力学平台的一部分，为模拟自然条件下土木结构力学试验提供数据支持，也可做为实时数据进入多节点网络结构力学试验试验提供数据支持，也可做为实时数据进入多节点网络结构力学试验体系。因此，建设智能桥梁的远程在线检测系统并融入到体系。因此，建设智能桥梁的远程在线检测系统并融入到NETSLAB平

3、台中，具有非常重要的实际意义和研究价值。平台中，具有非常重要的实际意义和研究价值。二、设计目标与原则二、设计目标与原则系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。GPRS/CDMA接收和发送模块符合接收和发送模块符合ETSI标准。标准。数据采集器可以通过程序配置各种参数，实现远程管理数据采集器可以通过程序配置各种参数，实现远程管理数据采集器与数据采集器与UPS不间断电源连接，保证采集数据时不会断电。不间断电源连接，保证采集数据时不会断电。确保采集到的现场数据保存确保采集到的现场数据保存ORACLE数据库。数据库。 1、通过预埋的风速、应力、倾

4、角、位移、加速度等各种传、通过预埋的风速、应力、倾角、位移、加速度等各种传感器，将被测物理量转变成电信号，输入单片机数采单元。感器，将被测物理量转变成电信号，输入单片机数采单元。 2、经过信号放大、经过信号放大、A/D转换，转化位数字量后。转换，转化位数字量后。 3、通过数据采集器中的、通过数据采集器中的TCP/IP协议栈将数据打包，再由协议栈将数据打包，再由GPRS/CDMA模块传到模块传到GPRS/CDMA网络，网络， GPRS/CDMA网络通过网络通过网关和网关和INTERNET相连。相连。 4、监测中心主机利用、监测中心主机利用Win Socket监听网络，收到数据采集终监听网络，收到

5、数据采集终端的数据包后解包。端的数据包后解包。 将对应配置的各设备数据保存到数据库中。将对应配置的各设备数据保存到数据库中。三、主要技术原理三、主要技术原理三、主要技术原理三、主要技术原理InternetNetslab系统系统监测应用监测应用服务器服务器结构试验数据库结构试验数据库服务器服务器监测实时监测实时数据采集数据采集网络数据传送网络数据传送数据接收数据接收数据入库数据入库三、主要技术原理三、主要技术原理 GPRS/CMDA是是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称是是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为为2.5G, 是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务。是目前解决移动通

6、信信息服务的一种较完美的业务。 GPRS/CMDA网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于由于GPRS/CMDA网本身就是一个分组型数据网网本身就是一个分组型数据网, 支持支持TCP/IP、X.25协议，因此无需经过协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（等网络的转接，直接与分组数据网（IP网或网或X.25网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信息）

7、短信息）而言，网络接入更加直接方便。而言，网络接入更加直接方便。四、系统结构与组成四、系统结构与组成移动GSM网络Internet短信启动检测Netslab系统系统监测应用监测应用服务器服务器实验人员实验人员GSM GSM ModenModen监测数据交换结构试验数据库结构试验数据库服务器服务器防火墙防火墙移动接入移动接入模块模块各类传感器各类传感器路由器路由器交换机器交换机器四、系统结构与组成四、系统结构与组成硬件模块及构成硬件模块及构成 数据采集器是一个集成了数据采集器是一个集成了GPRS/CMDA模块的终端设备，模块的终端设备，以以GPRS/CMDA通信技术和单片机技术为核心，内嵌通信技

8、术和单片机技术为核心，内嵌TCPTCPIPIP协协议，自动完成监控中心通过议，自动完成监控中心通过InternetInternet发出命令的接收解码、终发出命令的接收解码、终端返回数据的编码和发送。它通过端返回数据的编码和发送。它通过RSRS一一232232串口与集中器相连，串口与集中器相连，通过内置嵌入式处理器对数据进行处理，协议封装后发送到通过内置嵌入式处理器对数据进行处理，协议封装后发送到GPRS/CMDA网络上。网络上。四、系统结构与组成四、系统结构与组成硬件技术指标硬件技术指标四、系统结构与组成四、系统结构与组成硬件技术指标硬件技术指标四、系统结构与组成四、系统结构与组成硬件技术指标

9、硬件技术指标四、系统结构与组成四、系统结构与组成硬件技术指标硬件技术指标四、系统结构与组成四、系统结构与组成硬件技术指标硬件技术指标GPRS/CMDAGPRS/CMDA五、系统功能五、系统功能远端设备启动在线监测管理 数据采集管 理 窗口图形管理系统维护管理信号处理分析设备故障监测监测数据预警数据采集接收监测数据入 库 信号处理信号预处理 数组运算图形缩放管理窗口排列 图形属性管理 监测参数设定系统用户管理基于基于 GPRS/CDMAGPRS/CDMA在线桥梁监测系统在线桥梁监测系统 数据通信控制五、系统功能五、系统功能 现场数采单元在无数据采集任务时处于休眠状现场数采单元在无数据采集任务时处

10、于休眠状态，态， GPRS/CMDA模块处于待机状态，一旦收模块处于待机状态，一旦收到预设号码发送的控制信号，即可启动现场数据到预设号码发送的控制信号，即可启动现场数据采集器工作，或者关闭数据采集器电源，使其重采集器工作，或者关闭数据采集器电源，使其重新处于休眠状态。新处于休眠状态。远端设备启动远端设备启动五、系统功能五、系统功能 系统自动监测远端数据采集设备以及系统自动监测远端数据采集设备以及GPRS/CMDA设备，如果设备出现故障自动设备，如果设备出现故障自动GSM发送短消息等发送短消息等方式通告相关人员故障信息，提高了整个系统的方式通告相关人员故障信息，提高了整个系统的有效性。有效性。设

11、备故障监测设备故障监测五、系统功能五、系统功能 可以对系统监测的相关数据设置预警提示，可以对系统监测的相关数据设置预警提示，系统自动监测的数据一旦达到预警提示设置范围系统自动监测的数据一旦达到预警提示设置范围自动通过自动通过GSM发送短消息等方式通知相关人员，发送短消息等方式通知相关人员，提醒研究人员对该监测数据进行关注。提醒研究人员对该监测数据进行关注。监测数据预警监测数据预警五、系统功能五、系统功能 通过通过GPRS/CMDA的移动网络和的移动网络和Internet的网的网络实现与远端的监测系统建立通信网络通道。能络实现与远端的监测系统建立通信网络通道。能够支持多个通道传送数据。够支持多个

12、通道传送数据。数据通信控制数据通信控制五、系统功能五、系统功能GPRS/CMDA数据采集接收数据采集接收五、系统功能五、系统功能 监测中心的计算机的数据采集过来，通过监测中心的计算机的数据采集过来，通过 etsLab系统将数据保存到结构试验数据库中。系统将数据保存到结构试验数据库中。监测数据入库监测数据入库 可以进行时域数据零线调整、加常数、积分、可以进行时域数据零线调整、加常数、积分、微分、曲线拟和以及滤波器设计和滤波。微分、曲线拟和以及滤波器设计和滤波。五、系统功能五、系统功能信号预处理信号预处理五、系统功能五、系统功能 对激活的窗口或指定的通道进行数据处理。能对激活的窗口或指定的通道进行

13、数据处理。能够采用时域波形、够采用时域波形、FFT、频谱、付氏谱、功率谱、频谱、付氏谱、功率谱密度、单边功率谱密度分析、传递函数、互谱密密度、单边功率谱密度分析、传递函数、互谱密度、相干函数、自相关函数、互相关函数、声谱、度、相干函数、自相关函数、互相关函数、声谱、冲击响应谱、概率密度处理方法对信号数据进行冲击响应谱、概率密度处理方法对信号数据进行图形显示、数据处理和分析。图形显示、数据处理和分析。信号处理信号处理五、系统功能五、系统功能 对指定的窗口中的数据进行实型数组的代数运对指定的窗口中的数据进行实型数组的代数运算，如果选择当前窗口是算，如果选择当前窗口是A或或B，进行，进行A+B，A-B，A*B运算。运算的数据长度必须相同，运算运算。运算的数据长度必须相同，运算结果显示在最后激活的窗口结果显示在最后激活的窗口B。数组运算数组运算五、系统功能五、系统功能 用于控制图形曲线的显示比例和位置。能够对用于控制图形曲线的显示比例和位置。能够对图形上下左右移动，大小缩放。图形上下左右移动，大小缩放。图形缩放管理图形缩放管理五、系统功能五、系统功能窗口排列控制窗口排列控制五、系统功能五、系统功能 对于光标能够开对于光标能够开/关，显示板能够开关，显示板能够开/关并且可关