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

1、橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)對于保證橋梁結(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)測系統(tǒng)主要包含橋梁現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)和遠程評估系統(tǒng)兩個部分。其中，橋梁現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)對橋梁的多種結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)的采集與存儲，并能夠和遠程上位機通信。目前，現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)存在著功耗大、穩(wěn)定性差、開發(fā)周期長、成本高、推廣性差等問題，因此，開發(fā)具有一定通用性的小型化橋梁現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的經(jīng)濟意義和社會意義。
　　本文首先闡述了橋梁現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2、和存在的問題，深入探討了嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到橋梁遠程監(jiān)測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)場監(jiān)測系統(tǒng)方案，分析了其功能需求和通用性的具體涵義，并就其具體實現(xiàn)展開了討論。
　　硬件環(huán)境是以 C8051F120為核心，外圍集成了時鐘系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信硬件等。整個系統(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)場監(jiān)測環(huán)境。
　　軟件系統(tǒng)采用以實時操作系統(tǒng)μC/O

3、S-Ⅱ為核心的多任務(wù)設(shè)計，既能滿足一定的通用性需求，也能提高系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。由于μC/OS-Ⅱ內(nèi)核沒有集成網(wǎng)絡(luò)通信功能，因此還實現(xiàn)了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧μIP與μC/OS-Ⅱ平臺的結(jié)合。文中重點闡述了μC/OS-Ⅱ的移植、網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)、系統(tǒng)的多任務(wù)設(shè)計與調(diào)度等。另外，利用模塊化的開發(fā)思想，對系統(tǒng)應(yīng)用功能進行了設(shè)計和開發(fā)，實現(xiàn)了橋梁監(jiān)測中常用的一些監(jiān)測功能，主要包括現(xiàn)場通信控制、時鐘控制、存儲空間管理、數(shù)據(jù)上傳、定時采集、傳感

4、器自診斷等。其中，現(xiàn)場通信控制模塊實現(xiàn)對現(xiàn)場485網(wǎng)絡(luò)的控制，負責對各個通道的配置和數(shù)據(jù)采集；時鐘控制模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)的實時時鐘；存儲空間管理模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、讀取和存儲系統(tǒng)復位；傳感器自診斷模塊運用時間序列分析方法實現(xiàn)了一種可靠的簡便易行的傳感器故障診斷方法，為系統(tǒng)維護和分析提供了方便。
　　為了驗證系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性，在實驗室模擬橋梁現(xiàn)場環(huán)境對現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)進行了長時間的調(diào)試運行，并對實驗數(shù)據(jù)進行了簡單分析。實驗證明，系統(tǒng)設(shè)