基于CompactRIO的大型橋梁結構安全監(jiān)測系統(tǒng)研究
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圖7 采集站狀態(tài)及控制模塊界面
3.數(shù)據(jù)實時展示與預警軟件界面
承臺地震動監(jiān)測項目實時顯示、預警軟件子模塊界面如圖8。除了上述各個預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、預警燈和信息，以及當前1秒鐘加速度時程曲線和自功率譜曲線圖。
圖8地震動監(jiān)測模塊
偏位監(jiān)測項目實時顯示、預警軟件子模塊界面如圖9。除了各個預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、預警燈和信息，以及當前縱橫橋向當前的偏位情況實時顯示。
圖9 偏位子模塊界面
4. 現(xiàn)場成果
安裝在現(xiàn)場的工作站一共有三個，主要完成就進傳感器的數(shù)據(jù)收集、整理與傳輸。CRIO采集模塊首先對安裝在大橋上的各種類型傳感器的信號完成必要的預調理后按一定的采樣頻率進行模數(shù)轉換（A/D），同時在數(shù)據(jù)采集站計算機上保存，最后各種類型的傳感器的模擬或數(shù)字信號經(jīng)預處理、采集后從現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集站通過工業(yè)以太網(wǎng)有線傳送至位于管理監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理與控制計算機上。具體安裝如圖10所示。
圖10 現(xiàn)場工作站實拍圖片
五．結論
從技術角度去講，NI CompactRIO系統(tǒng)和LabVIEW開發(fā)環(huán)境無縫連接使用戶輕松的通過圖形化開發(fā)環(huán)境訪問底層硬件，快速建立嵌入式系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集應用，大大降低了系統(tǒng)開發(fā)、 生產(chǎn)的技術風險。LabVIEW 強大的數(shù)據(jù)采集和信號處理功能極大地節(jié)省了采集終端軟件的開發(fā)時間，在LabVIEW RT和LabVIEW FPGA模塊的配合下使得采集終端能夠實時高質量地完成數(shù)據(jù)采集、信號處理、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)存儲的工作，為整個大橋結構安全監(jiān)測系統(tǒng)提供靈活、強大的底層數(shù)據(jù)支持。
同時，惡劣的海洋環(huán)境及橋面路況影響，對NI CompactRIO系統(tǒng)的環(huán)境適應性也提出了很高的要求。事實證明，NI CompactRIO系統(tǒng)設計精巧而堅固，滿足苛刻的工業(yè)級指標，完全適用于對可靠性有嚴格要求的復雜惡劣海洋環(huán)境中應用。
在國內首次將LabVIEW和NI的分布式數(shù)據(jù)采集設備cRIO系列引入到橋梁結構安全監(jiān)測和結構分析中去，結合先進的數(shù)據(jù)處理和信號分析技術，為大跨徑特大型橋梁綜合監(jiān)測系統(tǒng)有關數(shù)據(jù)采集傳輸預處理與控制的建立提供了一套完備而系統(tǒng)的方案，在橋梁健康監(jiān)測的若干問題研究中取得的一些創(chuàng)新性成果，對橋梁綜合監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的意義。
NI的分布式數(shù)據(jù)采集設備cRIO系列在廈門集美大橋結構安全監(jiān)測系統(tǒng)中的實際應用是cRIO平臺在國內結構安全監(jiān)測領域的首次成功案例，截至目前運行正常，工作穩(wěn)定，得到業(yè)內的一致好評。事實證明，NI cRIO平臺是構建該采集終端的理想解決方案之一，對接下來的耗資700億港珠澳大橋系統(tǒng)實施具有很強的示范性和參考價值。
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