一種新型多點(diǎn)分布式遠程橋梁監測系統研究
加入技術(shù)交流群
3 多點(diǎn)分布式遠程橋梁監測系統
基于軟總線(xiàn)平臺的多點(diǎn)分布式遠程橋梁監測系統，包括多個(gè)橋梁監測現場(chǎng)系統、軟總線(xiàn)平臺和具有數據處理單元的監測中心計算機，如圖2所示。橋梁監測現場(chǎng)系統包括安裝在橋梁上的傳感器、采集儀、智能控制單元以及與智能控制單元相連的本地控制計算機。軟總線(xiàn)平臺包括安裝和運行在本地控制計算機和監測中心計算機上的軟總線(xiàn)單元。采集儀采集傳感器的數據，智能控制單元接收采集儀采集的數據并轉發(fā)到本地控制計算機，本地控制計算機安裝并運行軟總線(xiàn)單元，將接收到的數據通過(guò)軟總線(xiàn)單元轉發(fā)到監測中心計算機，數據處理單元根據接收到的數據執行具體的數據處理操作。監測中心計算機是通過(guò)軟總線(xiàn)平臺與智能控制單元通信的，軟總線(xiàn)平臺上本地控制計算機和監測中心計算機的各個(gè)軟總線(xiàn)單元是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（Internet、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )等）相通信的，所以監測中心計算機不必固定，多個(gè)橋梁監測現場(chǎng)系統也可以分布在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )遍及的地方，只要橋梁監測現場(chǎng)系統的本地控制計算機與監測中心計算機能夠相互通信，即可在本地控制計算機和監測中心計算機上布設軟總線(xiàn)平臺，整個(gè)監測系統就能在軟總線(xiàn)平臺上實(shí)現通信。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/195411.htm
系統的主要特點(diǎn)如下：
(1)基于軟總線(xiàn)平臺的分布式遠程網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)，采用軟總線(xiàn)提供的開(kāi)放式軟件架構，通過(guò)總線(xiàn)核分離上層監測軟件和底層現場(chǎng)監測系統通信協(xié)議，支持新的硬件系統和軟件系統的無(wú)縫集成,支持多種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)?；谲浛偩€(xiàn)的標準網(wǎng)絡(luò )接口(如Ethernet)，將高層橋梁監測軟件和底層各種類(lèi)型的橋梁監測現場(chǎng)系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)起來(lái)，通信基于TCP/IP協(xié)議棧，從而實(shí)現多座橋梁設施的松耦合分布式遠程監測。
(2)已建的、在建的各種類(lèi)型橋梁監測系統都可以通過(guò)軟總線(xiàn)平臺納入到整個(gè)監測系統，組建大型監測網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現一個(gè)城市或區域橋梁設施的松耦合分布式遠程監測。
(3)在橋梁監測系統中引入軟通信平臺，突破了傳統的單一專(zhuān)用橋梁監測系統和目前基于標準網(wǎng)絡(luò )接口的遠程橋梁監測系統，可節約監控成本，提高監控效率和性能，實(shí)現一個(gè)城市或區域多座路橋設施的分布式一體化集中監控。
4 建立實(shí)驗測試系統
采用LabMap軟總線(xiàn)[5]建立具有兩個(gè)橋梁監測子系統的實(shí)驗測試模型，如圖3所示。
LabMap是一種工業(yè)控制軟總線(xiàn)，具有兩個(gè)層次的抽象接口：應用軟件接口和硬件驅動(dòng)接口。LabMap軟總線(xiàn)支持網(wǎng)絡(luò )功能，它將整個(gè)網(wǎng)絡(luò )功能抽象成一個(gè)高度優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò )接口[6]。
實(shí)驗測試系統中兩個(gè)橋梁監測現場(chǎng)系統的設備，主要有數據采集系統、現場(chǎng)總線(xiàn)系統和各類(lèi)振弦式傳感器，數據采集系統采用DataTaker DT80g智能采集系統，現場(chǎng)總線(xiàn)采用Wago現場(chǎng)采集總線(xiàn)系統，傳感器主要采用北京基康的振弦式橋梁監測傳感器。
實(shí)驗系統的硬件設備還包括聯(lián)網(wǎng)設備和控制PC(運行軟總線(xiàn)LabMap及HMI)，各硬件系統設備互聯(lián)方式如圖3所示。
(1)交換機、本地控制PC1、Wago現場(chǎng)總線(xiàn)采集系統和各種橋梁監測傳感器聯(lián)網(wǎng)組成橋梁監測現場(chǎng)子系統1。該子系統采用10.10.10.0/24網(wǎng)段。本地控制PC和Wago現場(chǎng)總線(xiàn)采集系統之間基于標準的Modbus/TCP通信，通信接口為標準的以太網(wǎng)口。
(2)DT80g智能型數據采集器、本地控制PC2和各種橋梁監測傳感器組成橋梁監測現場(chǎng)子系統2。該子系統采用20.20.20.0/24網(wǎng)段。DT80g通過(guò)RS485串行口連接控制PC，通信方式為串行通信。
(3)兩個(gè)橋梁監測子系統和遠端控制PC通過(guò)路由器實(shí)現互聯(lián)，各端口配置不同網(wǎng)段，組成分布式網(wǎng)絡(luò )，以模擬實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )應用環(huán)境。
本實(shí)驗系統不僅可對各個(gè)橋梁監測現場(chǎng)子系統的應變、應力、溫度、位移、傾斜等物理特性進(jìn)行本地實(shí)時(shí)監測，也可從遠程監控終端實(shí)現對兩個(gè)橋梁監測現場(chǎng)子系統的分布式監測及基于Internet的數據共享和對比分析。
如在遠端PC對子系統1的應變進(jìn)行監測，采用GK-4200型應變計。其采集值和工程應變量的轉換的理論和修正公式如式(1)和式(2)，修正考慮了弦初始狀態(tài)和溫度的影響。
其中，R0為初始測量值，R1為當前測量值，Gf為理論系數3.304，CF1為用于振弦儀器的鋼材溫度膨脹系數12.2 uε/℃。測試結果略。
橋梁在運行期間由于會(huì )受到氣候、氧化、腐蝕或老化等因素,及長(cháng)期在恒載或活載的作用下遭受損壞，其強度和剛度會(huì )隨時(shí)間的增加而降低，這不僅影響了安全行車(chē)，更會(huì )使該橋的使用壽命縮短。因此對橋梁的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和長(cháng)期統計分析具有重要的意義。
為了減少城市或區域內多座橋梁設施的監控維護成本，提高監控能力，對多座橋梁實(shí)施松耦合分布式遠程監控是一個(gè)可行的途徑。但目前已建立的單一橋梁健康監測系統采用了不同的監控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )結構，直接通過(guò)某種硬件設備適配實(shí)現互聯(lián)，難度高，代價(jià)大。在橋梁監測系統中引入軟通信平臺，利用軟通信平臺提供現有各種橋梁監測現場(chǎng)系統的不同技術(shù)接口和統一的通信平臺，可實(shí)現各種不同橋梁監測現場(chǎng)子系統的分布式接入和集中監控。通過(guò)實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )測試證明，基于軟總線(xiàn)LabMap的多點(diǎn)分布式遠程橋梁監測系統是一種可行的實(shí)現方案。
評論