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基本信息

项目名称:
分布式桥梁健康监测系统
小类:
机械与控制
简介:
本作品实现了一种基于软总线平台的分布式桥梁健康监测系统。该系统能够在同一平台上实现对多座不同类型桥梁设施健康状况的分布式集中监测,在监测能力、传输性能、分布式处理、组网方式及系统灵活性、稳定性、可靠性、扩展性等方面相对于传统的监测系统都有很大的改进,可应用于组建大型分布式路桥设施监测网络。
详细介绍:
本作品实现了一种基于软总线平台对一个城市或区域不同类型桥梁现场子系统进行松耦合分布式集中监测的桥梁监测系统。本监测系统包括能够进行数据处理的远程监测中心和至少一个桥梁现场监测子系统,每个桥梁现场监测子系统分别包括本地控制计算机和联接在本地控制计算机上的信号采集装置,所述的信号采集装置联接在桥梁上且能够采集桥梁的各种物理量数据,所述的远程监测中心通过设置在远程监测中心和本地控制计算机之间的软总线平台与各个信号采集装置相联接,且软总线平台将数据进行转换并使远程监测中心与各信号采集装置实现数据交换。这里的桥梁现场监测子系统可以采用不同的组网方式和底层通信协议。由于采用了软总线平台,能够非常方便地实现各个桥梁现场监测子系统与远程监测中心的数据通讯。因此,这里的桥梁现场监测子系统可以是已建的,可以是在建的,也可以是规划未建的。显然,本监测系统具有良好的向前兼容性和的向后兼容性,为已有资源的利用和后续开发都提供了可行性。

作品图片

  • 分布式桥梁健康监测系统
  • 分布式桥梁健康监测系统
  • 分布式桥梁健康监测系统

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

本作品设计开发的目的就是针对现有桥梁健康监测系统的局限性,在同一平台上实现多座不同类型桥梁现场系统的分布式集中监测。 基本思路:首先研究了现有的监测方式并对它们进行分析,发现已有的监测系统都是采用专用的传输通道,实施点对点的采集和控制,最大的区别就是采用了不同的传输媒介,所以在一个区域内,要对多座不同类型的桥梁进行监测时,必须为每座桥梁建立一个监测系统,这样的单一系统无法组建大型的监控网络,实现多点监测是非常困难、复杂的。为此我们就考虑通过软层面来解决这个问题,于是引入了软总线平台,它已被应用到工业自动化控制的各个领域并发挥了积极的作用。利用软总线提供的各种不同硬件和协议接口可以实现对不同桥梁现场子系统的接入,同时各类桥梁监测软件系统通过软总线平台提供的标准应用接口对底层子系统进行监测,最后实现多座桥梁分布式集中监测。 创新点: (1)基于软总线平台实现多座不同类型桥梁的分布式集中监测。 (2)该监测系统提供的开放式架构,不限制路桥监测现场系统的组网方式。实现直接面向Internet的远程监测和数据共享。 技术关键:软总线平台 主要技术指标: (1)实现了不同类型桥梁监测现场系统的接入和分布式桥梁监测系统; (2)可对多座桥梁的各类参数进行实时采集、传输和处理,实现了对桥梁的实时监测和历史分析; (3)实现了基于实时监测数据的桥梁健康状况和主体结构监测点健康状况的实时分析与安全评定。

科学性、先进性

1、由于采用了软总线平台,能够非常方便地实现各个相同或不同的桥梁现场监测子系统与远程监测中心的数据通讯。2、充分利用了公共通信网络,组建监控网,除了必要的采集设备不需增加其它专用设备,降低了成本,组网方便,维护成本低。3、软总线平台提供了分布式数据库访问功能,实现了监测数据的分布式存储,保证了监测数据存储访问的高效、可靠和安全性。

获奖情况及鉴定结果

暂无

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

暂无

作品可展示的形式

实验模型系统

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

本作品的技术特点和优势: (1)基于软总线平台技术,在同一系统中实现对多个不同桥梁监测现场系统的接入和远程分布式集中监测。 (2)监测系统提供的开放式架构,不限制桥梁监测现场系统的组网方式,可基于现场总线的传感器网络布设,灵活配置,添加新的传感设备满足不断更新的监测需求。 (3)直接面向因特网的远程监测和数据共享。 该系统功能实用性、先进性和完整性能充分满足桥梁监测当前和未来阶段的需求。 本作品的适应范围及推广前景:系统实现技术可运用到目前各种类型的桥梁监测中,如混凝土桥、钢构桥、斜拉锁桥、立交桥等,实现对桥梁设施多种物理结构特性的监测,也可以对传统和现有的桥梁系统进行简单的技术改造和升级,纳入统一的城市桥梁监测系统平台。随着社会经济的发展,社会公共安全越来越被重视。2010年宁波市政府就提出了要在全市实现对所有桥梁设施的健康监测,因此本作品具有很好的推广前景。

同类课题研究水平概述

现有的桥梁监测系统采用的监测方法除最传统的人工进行数据的测量、记录和处理外,主要包括以下两种方式:利用移动GSM网络建立连接的桥梁监测方式和利用光缆建立连接的桥梁监测方式。采用GSM连接的桥梁监测方式是利用GSM的话音信道建立点对点的数据传输通道,通过监测中心计算机分别控制桥上各采集仪采集数据。此种方法,数据中心同一套设备在同一时间只能采集一座桥梁或一个采集仪连接的传感器数据。而且对总线上的设备控制也是点对点的控制方式,故数据采集的速度慢,操作繁琐。数据传输的方法基于移动网络的专用信道,费用高,使用不方便。利用光缆建立连接的桥梁监测方式,实际上是采用专用光缆或租用电信公用光缆代替了方式一中的移动GSM网络,使中间的传输网络更可靠、传输速率更高。但其仍是点对点的采集和控制方式,另外采用光网络设备成本高,维护难度大,监测中心相对固定,组建大型监控网络比较困难。 由此可知,按照上述两种监测方式建立的桥梁监测系统都是单一的专用系统,即某监测系统只对某一特定桥梁进行监测,无法组建大型的监控网络。 近年来,在工程理论上又提出了一种新的桥梁监测方法,这种方法的核心思想是:每个监测点的智能控制单元通过数据传输单元和通信基站接入GPRS或者CDMA网络,连接到因特网,再通过路由器连接监测中心计算机。通过这种网络连接方式,监测中心计算机可异步地同时与多个监测点建立数据传输连接,实现多点监测和控制。同时监测中心计算机的数据处理单元采用多线程的方式,实现多任务数据采集和数据处理。在桥梁零散分布情况下,采用这种新的监测方法,若多座桥梁采用相同的组网设备和技术可组建新的大型监控网,实现多座桥梁的监测,否则只能在理论上是可行的,原因是:采用这种新的监测方法组建零散分布下多座桥梁的大型监测系统,若采用的多种采集仪的上行物理接口或通信协议不同,则要求采用多种智能控制单元与不同的采集仪进行物理接口适配和通信协议适配;同样,智能控制单元的上行物理接口和通信协议不同,则要求数据传输单元下行具备不同的物理接口和通信协议,而数据传输单元的上行都是统一的接入GPRS或CDMA网络的接口和通信协议。 随着越来越多的大型路桥设施在世界各地不断建成,更加简洁灵活的监测系统组网方式、更加完善的功能模块和一体化的分布式集中监控逐渐被人们重视和研究,成为技术发展的趋势。
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