湖南大学桥梁监测在线监测

热烈欢迎各位领导和专家光临指导技术方案一、建设背景二、设计目标与原则三、主要技术原理四、系统结构及组成五、系统软件功能六、系统与Netslab关系一、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.这些宝贵的数据一旦纳入网络结构试验平台NETSLAB中，就可以作为整个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NETSLAB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ETSI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与UPS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ORACLE数据库。1、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。2、经过信号放大、A/D转换，转化位数字量后。3、通过数据采集器中的TCP/IP协议栈将数据打包，再由GPRS/CDMA模块传到GPRS/CDMA网络，GPRS/CDMA网络通过网关和INTERNET相连。4、监测中心主机利用WinSocket监听网络，收到数据采集终端的数据包后解包。将对应配置的各设备数据保存到数据库中。三、主要技术原理三、主要技术原理—数据采集过程CDMA/GPRS网络InternetNetslab系统监测应用服务器结构试验数据库服务器监测实时数据采集网络数据传送数据接收数据入库三、主要技术原理—关键技术描述GPRS/CMDA是是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G,是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务。GPRS/CMDA网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS/CMDA网本身就是一个分组型数据网,支持TCP/IP、X.25协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP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TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信息）而言，网络接入更加直接方便。四、系统结构与组成—网络结构CDMA/GPRS网络移动GSM网络Internet短信启动检测Netslab系统监测应用服务器实验人员GSMModen监测数据交换结构试验数据库服务器湖南大学教育网防火墙移动接入模块各类传感器路由器交换机器传感器信号放大器实时数据采集器四、系统结构与组成—数据采集器硬件模块及构成

数据采集器是一个集成了GPRS/CMDA模块的终端设备，以GPRS/CMDA通信技术和单片机技术为核心，内嵌TCP／IP协议，自动完成监控中心通过Internet发出命令的接收解码、终端返回数据的编码和发送。它通过RS一232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GPRS/CMDA网络上。

四、系统结构与组成—数据采集器硬件技术指标

1、电源额定工作电压：DC12V额定功耗：正常工作时，不大于2W；2环境条件工作温度：-25℃~+55℃。储存：-25℃~+70℃，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体。相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面不凝露。最高温度为+40℃时，最大湿度不超过50%。大气压力：80kPa~110kPa(相对海拔高度2km以下)。四、系统结构与组成—数据采集器硬件技术指标

3．抗干扰性能脉冲群干扰：能承受GB/T14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV)脉冲群干试验。快速瞬变干扰：能承受GB/T14598.10-1997第四章规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。辐射电磁场干扰：能承受GB/T14598.9-1995第四章规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰试验。静电放电：能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为Ⅲ级的静电放电试验。四、系统结构与组成—数据采集器硬件技术指标

4、绝缘性能绝缘电阻：各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ。介质强度：装置通信回路等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象；其余各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象。冲击电压：装置通信回路弱电输入输出端子对地，能承受1kV(峰值)的标准雷电波冲击检验；其各带电的导电端子分别对地，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5kV(峰值)的雷电波冲击四、系统结构与组成—数据采集器硬件技术指标

5、机械性能振动响应：装置能承受GB/T11287-2000中4.2.1规定的严酷等级为Ⅰ级振动响应检验。冲击响应：装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为Ⅰ级冲击响应检验。振动耐久：装置能承受GB/T11287-2000中4.2.2规定的严酷等级为Ⅰ级振动耐久检验。冲击耐久：装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为Ⅰ级冲击耐久检验。碰撞：装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为Ⅰ级碰撞检验。四、系统结构与组成—数据采集器硬件技术指标

6、GPRS/CMDA模块指标标准RS232/RS485接口。可以通过接口直接升级程序。具有远程/自动唤醒功能和防断线机制。发射平均电流300mA，待机电流20mA。

GPRS/CMDA模块动态范围：62dB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

GPRS/CDMA在线桥梁监测系统数据通信控制五、系统功能—在线监测管理现场数采单元在无数据采集任务时处于休眠状态，GPRS/CMDA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。远端设备启动

五、系统功能—在线监测管理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GSM发送短消息等方式通告相关人员故障信息，提高了整个系统的有效性。

设备故障监测

五、系统功能—在线监测管理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自动通过GSM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。

监测数据预警

五、系统功能—数据采集入库通过GPRS/CMDA的移动网络和Internet的网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。

数据通信控制

五、系统功能—数据采集入库通过GPRS/CMDA的移动网络和Internet的网络，采用TCP/IP技术将接收监测系统的采集数据。数据采集接收

五、系统功能—数据采集入库监测中心的计算机的数据采集过来，通过ＮetsLab系统将数据保存到结构试验数据库中。

监测数据入库

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。

五、系统功能—信号分析处理信号预处理

五、系统功能—信号分析处理对激活的窗口或指定的通道进行数据处理。能够采用时域波形、FFT、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图形显示、数据处理和分析。

信号处理

五、系统功能—信号分析处理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A或B，进行A+B，A-B，A*B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B。

数组运算

五、系统功能—图形窗口管理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。

图形缩放管理

五、系统功能—图形窗口管理能够新建窗口，对打开的窗口进行编辑。窗口自动打开、排列、层叠、横向平铺、纵向平铺窗口排列控制

五、系统功能—图形窗口管理对于光标能够开/关，显示板能够开/关并且可拖动到任意位置，标记点选择标记数据的光点可增加到任意个，能够管理图形中的坐标符号、曲线颜色、图形网格线等属性

图形属性管理

五、系统功能—系统维护管理监测参数设定

监测通道配置是对系统数据采集需要实时监测和显示的通道的配置管理；系统需要对每一个监测通道设置其对应的远端数据采集地址，对每一个通道设置其数采命令的发送频率或者时间间隔等。五、系统功能—系统维护管理系统用户管理包括增加、删除、修改系统的操作人员的基本信息；以及对操作人员权限设置管理。系统用户管理

六、系统与Netslab的关系—逻辑关系NetSlab平台将异地实验室设备联系在一起，通过平台的接口提供设备之间的控制和反馈数据的通讯手段。在线桥梁监测系统通过监测中心主机其实是整个NetSlab平台中的一台主机，通过WinSock