0407应用NI技术快速构建土木工程在线监测系统解决方案VIP免费

第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页应用NI技术快速构建土木工程在线监测系统解决方案作者：李涛职务：软件工程师单位：清华大学深圳研究生院应用领域：研究开发使用的产品：cFP-2020CompactFieldPoint控制器模块cFP-AI-110CompactFieldPoint模拟输入模块cFP-TC-120CompactFieldPoint热电偶输入模块cFP-SG-140CompactFieldPoint应变片输入模块PXI-1052PXI与SCXI复合机箱PXI-8186PXI控制器PXI-6220M系列多功能数据采集板卡SCXI-1520应变片调理模块SCXI-1530加速度输入调理模块LabVIEW7.1图形化集成开发环境挑战：将众多采集设备集成到一个开放平台下，统一进行数据采集，并需要有一便捷的工具来快速地构建信号计算处理模型。在室外无人执守的条件下，要保证系统能长期稳定运行，并需要具备一定的故障自恢复能力。同时整个系统要具备很好的灵活性以及软硬件的兼容性，传统的土木工程安全监测解决方案大多是定制的方案，不利于系统本身的扩展也不利于整个方案推广到其它类似的系统上。应用方案：应用NI的CompactFieldPoint、PXI硬件，以LabVIEW为软件平台，开发一套桥梁监测系统，对深圳大学城内某在役桥梁进行了实时的安全监测。这样一套以虚拟仪器技术为核心的方案具有很好的扩展性和移植性，同时NI公司软硬件的无缝集成更为整个系统的开发提供了很大便利，并且运行实时操作系统的平台提高了系统的实时性和稳定性。介绍：土木工程监测具有监测点多、分布广、环境影响因素复杂等特点。应用NI的CompactFieldPoint系列分布式测控模块实现对应变、温度等静态参数的精确测量，具体来说，本系统中使用了AI-110、TC-120、SG-140分别对钢筋锈蚀传感器、热电偶、混凝土应变的信号进行采集。而对于振弦式传感器读数仪与光纤光栅解调仪，可以通过cFP-2020主控模块提供的RS232/485接口，代替PC机来控制；应用PXI模块化采集硬件实现对振动、加速度等动态参数测量，具体设计上，采用NIPXI-1052PXI/SCXI组合机箱，将PXI-8186控制器、PXI-6220采集卡、SCXI-1520、SCXI-1530信号调理模块集中到一个机箱里，组成一个基于Windows的测量平台。并应用LabVIEW信号分析处理工具对采集信号进行计算处理，作为评估结构安全的依据。正文：第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页1系统综述土木工程的安全性受它本身的材料特性、力学特性以及所处的环境影响。土木工程安全监测系统是一个实现包括数据采集、数据分析管理、智能决策等多种功能的庞大系统。数据采集是整个系统最基础的功能。土木结构安全监测系统的数据采集通常包括静态监测和动态测量。静态监测通常是不间断进行的；动态测试的周期可根据结构的实际状况来确定。介于以上的需求，需要一个长期稳定运行的计算机系统对结构的数据进行采集、分析管理，以此作为评定结构安全性依据。为达到此要求，采集设备必须能在野外恶劣环境下长期稳定工作，并要保证采集数据的可靠性；软件一方面能以统一模式管理从众多传感器采集来的数据，另一方面要能根据不同工程的需要迅速重新构建数据采集、分析子系统。NI的CompactFieldPoint是坚固和可靠的平台，其主控模块运行RT操作系统，确保系统能长期稳定运行；并且提供了丰富的通讯接口，通过LabVIEWRT开发应用，能控制现场的光纤仪、振弦仪工作。PXI同样是可运行RT系统的牢固的模块化平台，其精确的定时和触发功能确保了大型结构测量时多个测点同步采样，并且有丰富的SCXI信号调理模块供选用。本系统以cFP为核心构建静态监测模块，以PXI为核心构建动态测试模块，组合成一个桥梁安全监测的数据采集系统，实现采集数据到实时数据库。静态监测系统以长期在线的形式运行，主要目的是获取运营的土木结构随时间变化的状态数据；而动态测试主要是为了在结构出现损伤后对其损伤进行识别和鉴定。系统中统一以标签来管理数据，将采集来的原始数据和经过信号处理后的计算数据分为模拟量、数字量、波(模拟量序列)进行数据库存取。而在数据处理模块中则使用LabVIEW开发了多种计算分析模型用于分析结构特性。系统结构请参照图...