樓宇、橋梁、隧道、堤壩等大型結(jié)構(gòu)的建筑物在使用過程中,需要對其受外界因素影響時所發(fā)生的變化進(jìn)行監(jiān)測,這就需要對應(yīng)力狀況、振動響應(yīng)、車輛荷載等情況下的動態(tài)特性進(jìn)行長期監(jiān)測。以確保建筑物處于安全使用狀態(tài),并及時發(fā)出預(yù)警信號。某重點(diǎn)大學(xué)研究中心需對一大型橋梁進(jìn)行長期監(jiān)測,被測信號包括:多種模擬量信號(應(yīng)力、溫度、振動等)和數(shù)字量信號(風(fēng)速儀、應(yīng)變儀、擾度儀的信號等)。被測信號的數(shù)量較多,被測點(diǎn)分布于整個大橋,測點(diǎn)之間分布較遠(yuǎn),且與監(jiān)測中心有一段較長的距離。本監(jiān)測系統(tǒng)需要專用的采集處理軟件。
解決方案:
針對大型橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的測點(diǎn)多、信號雜、距離遠(yuǎn)、分布散等特點(diǎn),該系統(tǒng)的難點(diǎn)是對動態(tài)信號的長期穩(wěn)定、精確的監(jiān)測,針對該難點(diǎn)利用已成熟的產(chǎn)品技術(shù)提出分布式網(wǎng)絡(luò)化解決方,本測試系統(tǒng)主要由測試前端(傳感器、放大器)及數(shù)據(jù)采集處理兩部分構(gòu)成。
光中繼由一對光纖收發(fā)器和傳輸光纜組成。
橋梁被測物理量的特性通過不同的傳感器獲得,經(jīng)過前端調(diào)理后,全部進(jìn)入并行數(shù)據(jù)采集設(shè)備,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、存儲、后處理和輸出,該系統(tǒng)所測信號均是長時間實時的動態(tài)信號,傳感器的選擇首先要考慮頻響、精度、量程、安裝方式和工作條件,采集系統(tǒng)主要考慮采樣率、精度、通道數(shù)和工作條件。
(一)、采集中心 采集中心是由TST5105組成的分布式測量系統(tǒng),TST5105是一臺通過以太接口與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的便攜式遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集器,每臺采集是一個獨(dú)立的本地采集單元,每臺采集器在局域網(wǎng)內(nèi)可作為一個獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)來對待,通過上位機(jī)進(jìn)行控制和管理,傳輸與控制通過TCP/IP協(xié)議,非常方便組建分布式測量系統(tǒng)。每臺TST5105可同時并行采集8個測試點(diǎn)的數(shù)據(jù),一臺計算機(jī)可以控制16臺采集器。實時監(jiān)測采樣率每秒25ksps個點(diǎn),采樣率為每秒200sps個點(diǎn)(可根據(jù)需要向下調(diào)整)??芍绷鞴╇姟2杉髦g通過交換機(jī)與計算機(jī)聯(lián)接。最終數(shù)據(jù)從交換機(jī)出來,通過光中繼后傳輸?shù)奖O(jiān)測中心的專用工控計算機(jī)內(nèi)。
本地采集單元信號通過光纖交換機(jī)或光纖收發(fā)器和其他相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成了遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò),以TCP/IP協(xié)議進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸,將各種被測信號接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測中心進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測、分析和處理。
· 采用網(wǎng)絡(luò)化動態(tài)測試儀器有效提高測試精度,降低現(xiàn)場成本,避免現(xiàn)場布線的難度,與通道數(shù)相當(dāng)?shù)碾娎|變成了一根普通的網(wǎng)絡(luò)線。
· 網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計,高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸,適于遠(yuǎn)程監(jiān)測
· 系統(tǒng)采集信號種類豐富,通道擴(kuò)展方便
·系統(tǒng)穩(wěn)定性好、干擾低