基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測技術(shù)的研究.pdf

1、橋梁作為國家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在國民經(jīng)濟和社會生活中的作用越來越重要，人們對大型橋梁的安全性、耐久性及正常使用功能日益關(guān)注和重視。
　　隨著世界范圍內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)的檢測、監(jiān)測、損傷、老化、病害及事故等問題再次突出。尤其近期國內(nèi)外橋梁接連發(fā)生重大事故，橋梁安全面臨嚴重挑戰(zhàn)。為確保橋梁的安全運營，應(yīng)對橋梁進行科學的檢測，現(xiàn)有的橋梁檢測過程中均采用有線方式進行數(shù)據(jù)傳輸。此技術(shù)手段雖有數(shù)據(jù)傳輸效率高和技術(shù)成熟的優(yōu)點，但在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)測

2、試中，布線、撤線和安裝費用高等問題尤為突出。橋梁無線測試系統(tǒng)采用無線通信手段替換有線傳輸鏈路部分，解決了上述問題，因此開展大型橋梁結(jié)構(gòu)的無線檢測技術(shù)的研究非常必要。
　　本論文結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)測試技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)及信號與系統(tǒng)技術(shù),提出了橋梁無線測試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。橋梁無線測試系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩大部分組成。硬件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由主站和若干副站組成，主站主要由控制中心子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)組成。副站主要由數(shù)據(jù)傳輸

3、子系統(tǒng)、采集子系統(tǒng)組成。軟件系統(tǒng)由主控程序、數(shù)據(jù)處理算法程序和單片機程序組成。
　　在數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)方面，開展了適用于橋梁靜態(tài)測試常用的電阻應(yīng)變式和振弦式傳感器和動態(tài)測試常用的941B型拾振器的數(shù)據(jù)采集節(jié)點的研發(fā)工作，其具有單個采集節(jié)點控制多個傳感器，實現(xiàn)單節(jié)點采集、存儲和共有單個發(fā)射機進行數(shù)據(jù)傳輸特點。進行了對采集節(jié)點電源供應(yīng)、相關(guān)電路、檢測單元電路和信號處理的軟硬件等進行設(shè)計、調(diào)試，最終集成了副站的無線數(shù)據(jù)采集節(jié)點。實驗室的試

4、驗表明，所研發(fā)的靜動態(tài)數(shù)據(jù)采集節(jié)點能夠滿足橋梁工程的測量精度。
　　在數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)方面，借鑒國際標準化組織的OSI七層通信協(xié)議標準，并考慮橋梁無線測試系統(tǒng)本身復(fù)雜程度的實際特點，分析其協(xié)議的有效性及無線傳輸可靠性，將無線通信的通信協(xié)議簡化成三層，構(gòu)筑獨立的通信平臺，而不是使用現(xiàn)有的無線通信模塊或者現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，提高了通信協(xié)議的傳輸效率、準確性和靈活性。
　　在控制中心子系統(tǒng)方面，進行了軟件設(shè)計與編程工作，完成了單片機控制