為基于CompactRIO的大型橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)研究

　　對于靜態(tài)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行活載及風(fēng)振的過濾，經(jīng)過過濾后的靜態(tài)參數(shù)將僅包含溫度對結(jié)構(gòu)的影響，這種過濾一般可以采用低通濾波的方式，實現(xiàn)的時候可以采用幅值域分析的方式。對于動態(tài)參數(shù)則應(yīng)考慮所需要測試的頻率范圍進(jìn)行帶通濾波。

　　圖5 數(shù)據(jù)處理與控制軟件流程圖

　　2) 數(shù)據(jù)存儲

　　a) 數(shù)據(jù)存儲引擎將指定的數(shù)據(jù)按照時間標(biāo)簽存入數(shù)據(jù)文件。

　　每個數(shù)據(jù)包中包含一個測點(diǎn)(對應(yīng)一個數(shù)據(jù)采通道)一段時間(定為1秒)連續(xù)采集數(shù)據(jù)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)文件的文件名包括以下信息：采樣數(shù)據(jù)開始時間(小時-分-秒)、數(shù)據(jù)存儲模式(數(shù)據(jù)觸發(fā)說明)、采樣率、數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)最大值、最小值、均值、方差。文件內(nèi)容包括各點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)。

　　b) 數(shù)據(jù)文件的存儲策略根據(jù)數(shù)據(jù)存儲模式的不同而異，具體如下：

　　間斷存儲時，每個通道每段連續(xù)的信號數(shù)據(jù)保存為一個文件;觸發(fā)存儲時，被觸發(fā)的每個通道每段連續(xù)的信號數(shù)據(jù)保存為一個文件;人工連續(xù)存儲時，如果某通道要保存的連續(xù)數(shù)據(jù)很大，根據(jù)數(shù)據(jù)文件的大小，可以每10分鐘自動更換一個文件保存;根據(jù)硬盤空間的大小，自動刪除部分(一周)以前的數(shù)據(jù)文件。

　　四.軟件實現(xiàn)與現(xiàn)場成果

　　1. 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

　　軟件系統(tǒng)主要分為兩個部分：

　　1) 數(shù)據(jù)采集軟件(下位機(jī)FPGA部分)

　　作為基于LabVIEW的RT實時系統(tǒng)的FPGA下位機(jī)程序，能夠?qū)崟r進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的采集與存儲和控制任務(wù)，主要實現(xiàn)加速度、風(fēng)、溫度等信號的采樣與降采樣和振動特征值計算、GPS對時、定時存儲、采集通道設(shè)定等功能。該部分程序燒寫在FPGA硬件模塊上，由FPGA硬件進(jìn)行實現(xiàn)，經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換，最終被編譯為比特流文件，并下載到FPGA模塊上運(yùn)行。多個采集站采用統(tǒng)一軟件架構(gòu)，實現(xiàn)采集任務(wù)的模塊化和規(guī)范化，多機(jī)箱間的精確的同步采集，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地存儲。。

　　2) 數(shù)據(jù)處理與控制軟件(上位機(jī)部分)

　　數(shù)據(jù)傳輸、處理與控制軟件是基于LabVIEW8.2平臺開發(fā)的，數(shù)據(jù)處理與控制工作站軟件平臺是基于LabVIEW8.2平臺下的狀態(tài)機(jī)機(jī)制，通過TCP協(xié)議實時接收下位機(jī)的原始數(shù)據(jù)與設(shè)備工作站的工作狀態(tài)，按照指定報文格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收解譯與命令的發(fā)送。同時，使用LabVIEW自帶的信號分析、數(shù)字濾波和統(tǒng)計分析等子VI，完成結(jié)構(gòu)狀態(tài)的特征參數(shù)提取工作。數(shù)據(jù)首先采用自定義結(jié)構(gòu)體包裝，通過queue隊列形式完成各VI之間的數(shù)據(jù)交互，隊列的先進(jìn)先出機(jī)制有效的解決的數(shù)據(jù)完整性和穩(wěn)定性。

　　3) 電力監(jiān)控部分軟件

　　軟件平臺采用可視性強(qiáng)、界面豐富的NI LabVIEW平臺和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口。電力監(jiān)測軟件為用戶提供一個可視化的監(jiān)測界面，讓用戶直觀、方便、快捷地了解現(xiàn)場傳感器、UPS、磁彈儀、采集器的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整和負(fù)荷的控制。用戶通過查詢歷史數(shù)據(jù)庫，可以調(diào)出電力設(shè)備的歷史運(yùn)行狀態(tài)曲線，并完成上位機(jī)對應(yīng)的數(shù)據(jù)管理功能。界面如圖6所示。

圖6 采集站電力監(jiān)控界面

                                                            圖7 采集站狀態(tài)及控制模塊界面

           3.  數(shù)據(jù)實時展示與預(yù)警軟件界面
        承臺地震動監(jiān)測項目實時顯示、預(yù)警軟件子模塊界面如圖8。除了上述各個預(yù)警軟件子模塊共有的操作按鈕和顯示控件外，該模塊還有從數(shù)據(jù)處理與控制服務(wù)器傳過來的1秒鐘數(shù)據(jù)包波形圖、安裝截面位置示意圖、預(yù)警燈和信息，以及當(dāng)前1秒鐘加速度時程曲線和自功率譜曲線圖。