結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的通用型小型化系統(tǒng)研制與開(kāi)發(fā).pdf

1、橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性具有重要意義。橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包含橋梁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程評(píng)估系統(tǒng)兩個(gè)部分。其中，橋梁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的多種結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)的采集與存儲(chǔ)，并能夠和遠(yuǎn)程上位機(jī)通信。目前，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在著功耗大、穩(wěn)定性差、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高、推廣性差等問(wèn)題，因此，開(kāi)發(fā)具有一定通用性的小型化橋梁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
　　本文首先闡述了橋梁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2、和存在的問(wèn)題，深入探討了嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到橋梁遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中的重要性和必要性。在此基礎(chǔ)上提出了基于嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)的具有一定通用性的小型化橋梁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，分析了其功能需求和通用性的具體涵義，并就其具體實(shí)現(xiàn)展開(kāi)了討論。
　　硬件環(huán)境是以 C8051F120為核心，外圍集成了時(shí)鐘系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信硬件等。整個(gè)系統(tǒng)尺寸小、功耗低、便于安裝和調(diào)試，能很好的適應(yīng)橋梁現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)環(huán)境。
　　軟件系統(tǒng)采用以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/O

3、S-Ⅱ?yàn)楹诵牡亩嗳蝿?wù)設(shè)計(jì)，既能滿(mǎn)足一定的通用性需求，也能提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。由于μC/OS-Ⅱ內(nèi)核沒(méi)有集成網(wǎng)絡(luò)通信功能，因此還實(shí)現(xiàn)了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧μIP與μC/OS-Ⅱ平臺(tái)的結(jié)合。文中重點(diǎn)闡述了μC/OS-Ⅱ的移植、網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的多任務(wù)設(shè)計(jì)與調(diào)度等。另外，利用模塊化的開(kāi)發(fā)思想，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了橋梁監(jiān)測(cè)中常用的一些監(jiān)測(cè)功能，主要包括現(xiàn)場(chǎng)通信控制、時(shí)鐘控制、存儲(chǔ)空間管理、數(shù)據(jù)上傳、定時(shí)采集、傳感

4、器自診斷等。其中，現(xiàn)場(chǎng)通信控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)485網(wǎng)絡(luò)的控制，負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)通道的配置和數(shù)據(jù)采集；時(shí)鐘控制模塊主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘；存儲(chǔ)空間管理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀取和存儲(chǔ)系統(tǒng)復(fù)位；傳感器自診斷模塊運(yùn)用時(shí)間序列分析方法實(shí)現(xiàn)了一種可靠的簡(jiǎn)便易行的傳感器故障診斷方法，為系統(tǒng)維護(hù)和分析提供了方便。
　　為了驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性，在實(shí)驗(yàn)室模擬橋梁現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試運(yùn)行，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)設(shè)