湖南大学桥梁监测在线监测

基 于 G S M C D M A 在 线 桥 梁 监 测 系 统 方 案
四、系统结构与组成
硬件技术指标
3．抗干扰性能
—数据采集器
脉冲群干扰：能承受GB/T14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减 振荡波(第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV)脉冲群干试验。 快速瞬变干扰：能承受GB/T14598.10-1997第四章规定的严酷等级为Ⅳ级的
五、系统功能
够支持多个通道传送数据。
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五、系统功能
数据采集接收
—数据采集入库
通过GPRS/CMDA的移动网络和Internet的网
络，采用TCP/IP技术将接收监测系统的采集数 据。
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四、系统结构与组成
—网络结构
各类传感器
短信启动检测
GSM
监测应用 服务器 Moden
Netslab 系统
结构试验数据库 服务器
传感器 信号放大器 移动接入 模块
移动GSM 网络
交换机器 监测数据交换 防火墙 实验人员
实时数据 采集器
发射平均电流300mA，待机电流20mA。
GPRS/CMDA模块动态范围：62dB
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五、系统功能
基于 GPRS/CDMA在线桥梁监测系统
在 线 监 测 管 理
数 据 采 集 管 理
信 号 处 理 分 析
窗 口 图 形 管 理
系 统 维 护 管 理
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三、主要技术原理
1、通过预埋的风速、应力、倾角、位移、加速度等各种传 感器，将被测物理量转变成电信号，输入单片机数采单元。 2、经过信号放大、A/D转换，转化位数字量后。
3、通过数据采集器中的TCP/IP协议栈将数据打包，再由
五、系统功能
远端设备启动
—在线监测管理
现场数采单元在无数据采集任务时处于休眠状 态， GPRS/CMDA模块处于待机状态，一旦收 到预设号码发送的控制信号，即可启动现场数据
采集器工作，或者关闭数据采集器电源，使其重
新处于休眠状态。
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议，自动完成监控中心通过Internet发出命令的接收解码、终 端返回数据的编码和发送。它通过RS一232串口与集中器相连，
通过内置嵌入式处理器对数据进行处理，协议封装后发送到
GPRS/CMDA网络上。
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四、系统结构与组成
硬件技术指标
三、主要技术原理
—数据采集过程
监测应用 服务器 CDMA /GPRS 网络
Netslab 结构试验数据库 系统 服务器
Internet
监测实时 数据采集
网络数据传送
数据接收
数据入库
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三、主要技术原理
—关键技术描述
GPRS/CMDA是是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称 为2.5G, 是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务。
GPRS/CDMA模块传到GPRS/CDMA网络， GPRS/CDMA网络通过
网关和INTERNET相连。
4、监测中心主机利用Win Socket监听网络，收到数据采集终 端的数据包后解包。 将对应配置的各设备数据保存到数据库中。
Fra Baidu bibliotek
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热烈欢迎各位领导和专家
光临指导
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技术方案
一、建设背景
二、设计目标与原则 三、主要技术原理 四、系统结构及组成 五、系统软件功能
六、系统与Netslab关系
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五、系统功能
图形属性管理
—图形窗口管理
对于光标能够开/关，显示板能够开/关并且可
拖动到任意位置，标记点选择标记数据的光点可
增加到任意个，能够管理图形中的坐标符号、曲 线颜色、图形网格线等属性
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冲击耐久检验。
碰 撞：装置能承受GB/T14537-1993 中4.3 规定的严酷等级为Ⅰ级
碰撞检验。
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四、系统结构与组成
硬件技术指标
—数据采集器
6、 GPRS/CMDA模块指标
标准RS232/RS485接口。 可以通过接口直接升级程序。 具有远程/自动唤醒功能和防断线机制。
硬件技术指标
4、绝缘性能
—数据采集器
绝缘电阻：各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零
件)之间，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间， 用开路电压为500V 的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ。 介质强度：装置通信回路等弱电输入输出端子对地能承受50Hz 、 500V(有效值) 的交流电压，历时1min 的检验无击穿或闪络现象；其余各带 电的导电电路分别对地( 即外壳或外露的非带电金属零件)之间，交流回路和 直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受50Hz、2kV(有 效值) 的交流电压，历时1min 的检验无击穿或闪络现象。 冲击电压：装置通信回路弱电输入输出端子对地，能承受1kV(峰值)的 标准雷电波冲击检验；其各带电的导电端子分别对地，交流回路和直流回路 之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5kV( 峰值)的雷电波冲击
五、系统功能
监测数据入库
—数据采集入库
监测中心的计算机的数据采集过来，通过
ＮetsLab系统将数据保存到结构试验数据库中。
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五、系统功能
信号预处理
—信号分析处理
可以进行时域数据零线调整、加常数、积分、
微分、曲线拟和以及滤波器设计和滤波。
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四、系统结构与组成
硬件技术指标
5、机械性能
—数据采集器
振动响应： 装置能承受GB/T11287-2000 中4.2.1 规定的严酷等级为Ⅰ 级振动响应检验。 冲击响应：装置能承受GB/T14537-1993 中4.2.1 规定的严酷等级为Ⅰ级 冲击响应检验。 振动耐久：装置能承受GB/T11287-2000 中4.2.2 规定的严酷等级为Ⅰ级 振动耐久检验。 冲击耐久：装置能承受GB/T14537-1993 中4.2.2 规定的严酷等级为Ⅰ级
系统自动监测的数据一旦达到预警提示设置范围
自动通过GSM发送短消息等方式通知相关人员， 提醒研究人员对该监测数据进行关注。
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五、系统功能
数据通信控制
—数据采集入库
通过GPRS/CMDA的移动网络和Internet的网
络实现与远端的监测系统建立通信网络通道。能
GPRS/CMDA网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。
由于GPRS/CMDA网本身就是一个分组型数据网, 支持TCP/IP、X.25 协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP网或
X.25网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用
TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信息） 而言，网络接入更加直接方便。
五、系统功能
设备故障监测
—在线监测管理
系统自动监测远端数据采集设备以及GPRS/CMDA
设备，如果设备出现故障自动GSM发送短消息等
方式通告相关人员故障信息，提高了整个系统的 有效性。
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五、系统功能
监测数据预警
—在线监测管理
可以对系统监测的相关数据设置预警提示，
Internet
路由器 CDMA /GPR S网络 湖南大学教 育网
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四、系统结构与组成
硬件模块及构成
—数据采集器
数据采集器是一个集成了GPRS/CMDA模块的终端设备，
以GPRS/CMDA通信技术和单片机技术为核心，内嵌TCP／IP协
1、电源
额定工作电压：DC 12V 额定功耗：正常工作时，不大于2W；
—数据采集器
2 环境条件
工作温度： -25℃~+55℃。 储存： -25℃~+70℃，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸 性气体。 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低 温度为25℃且表面不凝露。最高温度为+40℃时，最大湿度不超过50%。 大气压力：80kPa~110kPa(相对海拔高度2km以下)。
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二、设计目标与原则
系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。
GPRS/CDMA接收和发送模块符合ETSI标准。
数据采集器可以通过程序配置各种参数，实现远程管理
数据采集器与UPS不间断电源连接，保证采集数据时不会断电。
确保采集到的现场数据保存ORACLE数据库。
快速瞬变干扰试验。
辐射电磁场干扰：能承受GB/T14598.9-1995第四章规定的严酷等级为Ⅲ级的 辐射电磁场干扰试验。
静电放电： 能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为Ⅲ级的静电
放电试验。
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四、系统结构与组成
这些宝贵的数据一旦纳入网络结构试验平台NETSLAB中，就可以 作为整个NETSLAB平台的一部分，为模拟自然条件下土木结构力学 试验提供数据支持，也可做为实时数据进入多节点网络结构力学试验 体系。因此，建设智能桥梁的远程在线检测系统并融入到NETSLAB 平台中，具有非常重要的实际意义和研究价值。
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五、系统功能
数组运算
—信号分析处理
对指定的窗口中的数据进行实型数组的代数运
算，如果选择当前窗口是A或B，进行A+B，AB，A*B运算。运算的数据长度必须相同，运算 结果显示在最后激活的窗口B。
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五、系统功能
图形缩放管理
—图形窗口管理
用于控制图形曲线的显示比例和位置。能够对
图形上下左右移动，大小缩放。
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五、系统功能
窗口排列控制
—图形窗口管理
能够新建窗口，对打开的窗口进行编辑。窗口
自动打开、排列、层叠、横向平铺、纵向平铺
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五、系统功能
信号处理
—信号分析处理
对激活的窗口或指定的通道进行数据处理。能 够采用时域波形、FFT、频谱、付氏谱、功率谱
密度、单边功率谱密度分析、传递函数、互谱密
度、相干函数、自相关函数、互相关函数、声谱、 冲击响应谱、概率密度处理方法对信号数据进行 图形显示、数据处理和分析。
远 端 设 备 启 动
设 备 故 障 监 测
监 测 数 据 预 警
数 据 通 信 控 制
数 据 采 集 接 收
监 测 数 据 入 库
信 号 处 理
信 号 预 处 理
数 组 运 算
图 形 缩 放 管 理
窗 口 排 列
图 形 属 性 管 理
监 测 参 数 设 定
系 统 用 户 管 理
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一、建设背景
随着自动化技术、多传感器融合技术、远程无线通讯技术、大型网 络数据库技术的成熟，针对桥梁的在线实时监测系统已经走向了大型 化，网络化，远程化。检测系统不仅能实时远程在线检测桥梁的各项 指标，而且大量实测数据能通过无线通讯技术异地保存于检测中心的 数据库中.