基于以太網(wǎng)的橋梁健康監測系統的軟件設計

近年來(lái)，隨著(zhù)橋梁安全事故的不斷增多，橋梁健康監測技術(shù)逐漸成為學(xué)術(shù)界、工程界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，與此同時(shí)，也開(kāi)發(fā)出了許多用于橋梁健康監測的系統軟件。目前橋梁健康監測系統軟件開(kāi)發(fā)主要有兩種方式，一種是利用高級語(yǔ)言編程工具，主要有VB，VC，Delphi；另一種是利用專(zhuān)業(yè)化的圖形化編程語(yǔ)言L(fǎng)ab-VIEW。利用高級語(yǔ)言編程，不受開(kāi)發(fā)工具的限制，可以根據開(kāi)發(fā)者自身的設計開(kāi)發(fā)出比較友好美觀(guān)的界面程序，但是對軟件人員的要求較高；利用LabVIEW進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，雖然能夠在短時(shí)間內開(kāi)發(fā)出比較實(shí)用的軟件，但是軟件開(kāi)發(fā)容易受限于開(kāi)發(fā)工具。這兩種開(kāi)發(fā)方式各有利弊，應根據實(shí)際情況選擇使用。本文軟件編程采用的是面向對象的可視化編程語(yǔ)言VC++6．0，充分利用VC++自帶的MFC類(lèi)庫，開(kāi)發(fā)出了界面友好美觀(guān)的橋梁健康監測系統軟件。

1 基于以太網(wǎng)的橋梁健康監測系統概述
橋梁健康監測技術(shù)是在橋梁體的關(guān)鍵部位安裝一些傳感器件，實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測這些監測點(diǎn)所采集的結構參數在橋梁運營(yíng)過(guò)程中的變化，通過(guò)對這些結構參數的分析和處理，綜合評定橋梁的安全服役狀況。因此，橋梁健康監測系統基本應該包含以下功能：
(1)各種傳感器信號的采集和處理；
(2)將采集到的數據變送至上位機控制單元；
(3)上位機實(shí)時(shí)信號的監控、分析和處理；
(4)歷史數據的保存和查閱。
隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也正逐步應用在國內外許多大型橋梁監測系統中。將監測儀通過(guò)以太網(wǎng)連接到中央控制機，可以實(shí)現采集數據的遠程傳輸和共享，從而在監控中心就可以對橋梁各項結構參數的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測。
基于以太網(wǎng)的橋梁健康監測系統的框架結構如圖1所示。其中，監測儀主要完成數據的采集和變送，由于橋梁監測系統采集和處理的數據量非常大，實(shí)時(shí)性要求非常高，以單片機實(shí)現的嵌入式系統難以滿(mǎn)足要求，本次設計的監測儀主板的設計充分利用了DSP的強大數據處理能力和FPGA的時(shí)序邏輯功能，因此，可以滿(mǎn)足大數據量、實(shí)時(shí)監測的系統需求。

中央控制機實(shí)時(shí)顯示當前監測的各項性能指標，同時(shí)能夠自行分析橋梁是否處在安全服役狀態(tài)，當出現突發(fā)情況下橋梁的損傷、安全性能下降的情況下能提示安全警報，避免發(fā)生重大的惡習安全事故。