基于compactrio的桥梁健康监测数据采集传输系统研究与设计

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1、ResearchandDesignoftheDataAcquisition&TransmissionSystemforBridgeHealthMonitoringSystemBaseonCompactRIOADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangXuSupervisor：Prof.LiangPengChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取

2、得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）摘要传感器系统位于健康监测系统的最前端，对数

3、据采集的准确性、有效性有着重要的影响；数据采集传输系统负责对传感器信号进行采集，对采集到的信号进行传输，是连接传感器系统和数据处理与控制系统的纽带。传感器系统与数据采集传输系统的合理选型与布置，直接决定了健康监测结果是否准确、可靠、有效及实用。本文通过对桥梁健康监测中传感器系统、数据采集与传输系统的研究，给出基于虚拟仪器NICompactRIO系统的分布式桥梁健康监测数据采集与传输系统的设计方法。（1）分析虚拟仪器与传统仪器的不同；从虚拟仪器概念，软硬件构成以及开发平台LabVIEW几方面对虚拟仪器技术进行阐

4、述；并将虚拟仪器技术与工程应用相结合，基于虚拟仪器开发中小型桥梁运营期安全预警系统、荷载试验数据采集系统、施工监控数据采集系统，使用虚拟仪器及模块化硬件较传统方法更加灵活且便于操作。（2）对健康监测传感器系统的设计原则和选型布置进行研究，给出作用和结构响应监测传感器的选型方法及布设方案。（3）对采集传输系统设计原则和硬件选型设计进行研究，给出基于虚拟仪器NICompactRIO的分布式数据采集传输系统硬件的选型方案；对基于信号和基于时间的两种同步方法进行研究，给出基于GPS时钟的分布式数据采集的同步方案；对传

5、输系统功能及要求进行研究，确定TCP/IP传输协议和基于双环光纤网络的传输系统方案。（4）选定LabVIEW作为开发平台，基于LabVIEW平台开发桥梁健康监测系统的数据采集与传输软件，对软件功能要求、总体构架和结构设计进行研究，从数据采集、传输、存储三部分子模块进行软件开发。（5）以一座双塔斜拉桥为例，结合前文提出的原则及方法进行传感器系统、数据采集与传输系统设计，给出适用于斜拉桥健康监测传感器系统、数据采集与传输系统的技术方案。关键词：桥梁健康监测、虚拟仪器、CompactRIO、传感器、数据采集与传输、

6、同步、LabVIEWIAbstractThesensorsystemislocatedintheforefrontofthehealthmonitoringsystem,whichhasanimportantimpactintheaccuracyandvalidityofthedataacquisition.Dataacquisitionandtransmissionsystemisresponsibleforsensorsignalacquisitionandtransmission,whichisconn

7、ectedtothesensorsystemanddatatreatmentandcontrolsystem.Thereasonableselectionandarrangementofsensorsystemandthedataacquisitionandtransmissionsystem,DirectlydeterminesWhethertheresultsofhealthmonitoringareaccurate,reliable,effectiveandpractical.Thispaperthro

8、ughtoresearchthesensors,dataacquisitionandtransmissionsystemofbridgehealthmonitoringsystem,basedonvirtualinstrumenttechnologyisputforwardadistributeddataacquisitionandtransmissionsystemdesignmethodforb