桥梁结构健康监测实时数据采集系统设计

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要随着经济的飞速发展，我国桥梁建设取得了令人瞩目的巨大成就。但是由于外界环境等因素的影响，桥梁结构不可避免地出现损伤积累和抗力衰减。如何及时、准确地检测桥梁的健康状况，越来越引起人们的关注。桥梁结构健康监测的作用是通过对桥梁结构状态的监测与评估，为桥梁在特殊气候、特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号，分析评估桥梁的使用寿命，并为桥梁的养护、维修与管理决策提供科学的依据。目前，国内外出现了许多传统的结构健康监测技术，但它们的采集速度慢、精度差、误差较大，而且成本较高，在应用上存在较大的局

2、限性。本文针对桥梁结构健康监测现状，以实时性、长期性和精确性为目标，设计了一种采用PROFIBUS．DP现场总线的实时数据采集系统。它能够采集到准确、可靠、有代表性的、能如实反映结构状态的各种特征信息，进而对桥梁结构的健康状态和安全寿命做出正确的评估，为验证设计和修改规范提供技术支持。开发用于桥梁结构健康监测的多通道、同步的、实时的、低成本的数据采集系统具有重要的研究意义。围绕这一研究主题和目标，本文主要完成了以下几个方面的工作：1．分析国内外桥梁结构健康监测的研究现状，指出目前研究的进展和不足。针对本文的目标要求，确定

3、系统的主要监测内容，并以此来选择传感器；2．根据本系统数据传输的特点，确定适合本研究课题的通信传输方式，并以此来构建数据采集系统的总体框架；3。重点开发系统的从站。深入讨论从站关键部分电路的设计，阐述利用可编程逻辑器件对多片多通道ADC进行同步控制及实现实时采集的方法，确定总线接口电路的解决方案，并且说明从站软件开发的结构体系和具体方法；4．以经济性和实用性的原则，给出系统的主站配置方案，讨论监控软件的关键技术和主要功能，对采集的原始数据进行处理、存储和显示，实现实时监测桥梁健康状态的目的。关键词：桥梁健康监测，数据采集

4、，现场总线，主站，从站武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofeconomy,thereistremendousachievementinourcountrybridgebuilding．Inevitably,thebridgestructurewasdamagedanditsresistancewasattenuatedduotothedestroyeffectofenvironment．Moreandmorepeopleconcernedhowtomeasureand

5、monitorthehealthofbridge．Throughthemonitoringandevaluationforthestateofthebridgestructure，thebridgehealthymonitoringsystemwillsendoutpre—alertsignalwhenthebridgeisunderspecialclimate、specialtrafficconditionandtheseriousexceptionsofrunningcondition，anditanalysesan

6、devaluatesthebridgelifeandsuppliesscientificevidenceforthemaintainingandmanagementpolicy．Atpresent，therearemuchsystemofstructurehealthmeasureanddemodulationinallovertheworld，butthesystemexistbiggishlimitationinpracticeapplicationbec,auseofthelowerspeedandprecisio

7、nofdataacquisition．Inallusiontotheactualityofthebridgeexamination，thisdissertationaimsatreal·time、long-timeandprecision，designsareal-timedataacquisitionandprocessingsystembasedonPROFIBUS．DP．Itcouldcollectthevariousfeaturesinformationofstructurewhichisaccurate，rel

8、iable，representative，andtrulyreflectthestateofstructure，aswellasmaketherightassessmentonthebridgestructurehealthandsafetyoflife，providetechnicalsupportfortesti