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　　【摘要】： 近年來,橋梁安全事故頻發(fā),各種橋梁坍塌事故造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失,橋梁監(jiān)測越來越受到關注。但是,在虛擬儀器已經(jīng)成為主流的測試技術的今天,我國大部分橋梁健康監(jiān)測還基本處于人工監(jiān)測階段,這已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代橋梁監(jiān)測需求。在未來,橋梁健康系統(tǒng)將成為大型橋梁安全保障體系的發(fā)展趨勢。 本文結合具體的工程項目對實現(xiàn)橋梁健康自動化監(jiān)測進行了深入研究,在分析比較了各種數(shù)據(jù)采集總線儀器的優(yōu)缺點基礎上完成了基于NI公司PXI總線平臺數(shù)據(jù)采集傳輸硬件系統(tǒng)的方案設計。 在橋梁健康監(jiān)測中,加速度信號能夠反映橋梁在遭受撞擊、地震瞬間的受損情況,這就要求對加速度信號進行高分辨高精度同步數(shù)據(jù)采集,在本項目中選用NI公司PXI-4472B動態(tài)同步信號采集卡來完成加速度信號采集。本文詳細分析了PXI-4472B的特點及其多卡同步的條件,針對金沙江大橋分布式監(jiān)測結構的情況,在比較了無線同步與有線同步各自特點后結合本監(jiān)測系統(tǒng)特點提出了一種適合本系統(tǒng)的有線同步方法。然后本文根據(jù)這種同步思想完成了基于CPLD驅(qū)動光纖收發(fā)模塊的時鐘同步電路設計,并通過北京雙諾公司的數(shù)據(jù)采集卡MP421對這種同步方法的有效性進行了驗證。 對于虛擬儀器來說,軟件部分才是系統(tǒng)核心。本文結合金沙江橋梁監(jiān)測的工程項目中無人職守自動監(jiān)測的要求將軟件部分分成了現(xiàn)場采集單元程序和監(jiān)控中心程序兩個部分。采集單元部分完成數(shù)據(jù)采集任務、數(shù)據(jù)分析任務、數(shù)據(jù)存儲傳輸;而監(jiān)測中心軟件包含數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲和用戶管理與數(shù)據(jù)顯示等任務。在完成任務分析后,本文選擇了NI公司LabVIEW作為本系統(tǒng)開發(fā)語言對各部分功能進行設計。文中著重研究了數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn),對于數(shù)據(jù)存儲主要是通過LabVIEW操作數(shù)據(jù)庫軟件Microsoft Access實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類存儲與用戶數(shù)據(jù)庫管理,而對于數(shù)據(jù)傳輸選用了DataSocket技術實現(xiàn),文中使用LabVIEW軟件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的部分功能。接著本文對監(jiān)測中心的人機操作界面進行了詳細設計,實現(xiàn)了通過人機界面進行實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理結果的訪問。最后,通過系統(tǒng)的實際開發(fā)總結了一些LabVIEW程序開發(fā)的經(jīng)驗,這將對其它虛擬儀器系統(tǒng)也能起到借鑒作用。 【關鍵詞】：橋梁健康監(jiān)測 分布式 同步數(shù)據(jù)采集 虛擬儀器 LabVIEW
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TP274.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.123764
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-15
• 1.1 課題背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況10-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容與工作13-15
• 第二章 橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)方案設計15-38
• 2.1 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)介紹15-18
• 2.1.1 橋梁健康監(jiān)測概念15
• 2.1.2 橋梁自動健康監(jiān)測的作用15-16
• 2.1.3 主要監(jiān)測內(nèi)容16-17
• 2.1.4 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的層次結構17-18
• 2.1.5 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)可靠性要求18
• 2.1.6 本章主要研究內(nèi)容18
• 2.2 傳感器系統(tǒng)18-23
• 2.2.1 傳感器作用以及監(jiān)測方法介紹19-21
• 2.2.2 傳感器布置21-23
• 2.3 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)分類及其設計原則23-26
• 2.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類23-24
• 2.3.2 采集傳輸系統(tǒng)設計原則24-26
• 2.4 采集傳輸系統(tǒng)總體設計26-31
• 2.4.1 儀器測量技術概述26-27
• 2.4.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總線選擇27-31
• 2.5 構建滿足需求數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)31-36
• 2.5.1 模擬信號采集31-35
• 2.5.2 非模擬信號采集35-36
• 2.5.3 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)結構36
• 2.6 本章小節(jié)36-38
• 第三章 分布式數(shù)據(jù)同步采集技術38-57
• 3.1 分布式橋梁監(jiān)測系統(tǒng)同步采集問題38-39
• 3.2 同步數(shù)據(jù)采集卡 PXI-4472B 介紹39-43
• 3.2.1 Sigma-Delta 技術介紹39-41
• 3.2.2 基于 PXI-4472B 采集卡的同步條件分析41-43
• 3.3 時鐘同步技術43-45
• 3.3.1 無線同步43-44
• 3.3.2 有線同步44-45
• 3.4 有線時鐘同步實現(xiàn)45-52
• 3.4.1 硬件電路設計45-49
• 3.4.2 CPLD 程序設計49-52
• 3.5 同步精度測試52-57
• 第四章 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)軟件設計57-82
• 4.1 軟件結構設計57-62
• 4.1.1 軟件總體結構58-60
• 4.1.2 程序工作流程60-62
• 4.2 軟件開發(fā)工具的選擇62-63
• 4.3 軟件模塊設計63-79
• 4.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊63-65
• 4.3.2 數(shù)據(jù)處理模塊65-70
• 4.3.3 數(shù)據(jù)存儲模塊70-73
• 4.3.4 數(shù)據(jù)通信模塊73-76
• 4.3.5 登錄控制模塊76-79
• 4.4 LabVIEW 程序優(yōu)化設計79-81
• 4.4.1 動態(tài)加載VI80
• 4.4.2 合理使用全局變量和局部變量80-81
• 4.4.3 屏幕刷新81
• 4.5 本章小節(jié)81-82
• 第五章 結束語82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-86
• 附錄86-88
• 攻碩期間取得的研究成果88-89