智能裂缝监测系统设计

智能裂缝监测系统设计

摘要智能裂缝监系统是对建筑物裂缝进行实时监测的重要方法。它对建筑物结构和表面裂缝监测具有重要作用。本文重点介绍了裂缝监测系统的工作原理、硬件组成和多级硬件系统结构，可供相关监测系统设计提供参考和借鉴。

关键词微型工作站；数据预处理器；数据采集器；裂缝传感器中图分类号tu746 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）55-0149-02

0 引言

随着我国经济发展和城市化的发展，大型高层建筑越来越普遍, 各种建筑物已成为我们生活的一个重要部分。因此建筑物的安全健康问题与我们息息相关。由于建筑物在长期的使用中会由于地基沉降、移位、振动等原因，出现各种裂缝，而这些裂缝产生和发展将严重影响建筑物的稳定性和耐用性。因此，裂缝监测是建筑物健康监测中的重要组成部分，己经成为国内外工程界和学术界关注的研究热点。

1 系统特点

建筑物裂缝监测系统是基于振弦式传感器的工作原理，结合了当前成熟的电子信息技术来对建筑物裂缝进行实时监测。由于系统采用多级设计，即在微型工作站和数据采集器中加上数据预处理器，对数据进行自动转换，降低工作站负载，因此系统的运行效率

高和性能可靠，系统配备不间断电源以在供电中断期间，整个系统仍然能够在一段时间内继续采集和输出数据。数据采集器能对传感器的信号进行修正，并根据数据有效性进行丢弃或接收，因此系统容错性强。整个系统可在恶劣环境中可靠稳定使用。

2 系统工作原理和硬件组成

裂缝监测系统主要通过实时监测位移变化来对评估建筑物的安全状况。它可以对数据进行自动采集、处理和分析统计，得出当前建筑物裂缝中各个监控指标值，并可以根据当前建筑物裂缝的安全情况和趋势进行预警，各个监控指标和分析数据直接通过lcd液晶显示屏显示。通过这个工作原理，实现了建筑物裂缝监控指标的数据采集、分析统计、显示、预警，为有效监控建筑物健康和安全状况提供了科学依据。以下是该监测系统的主要构成。

2.1 智能裂缝监测工作站

它是整个系统的核心。主要由ut2450bv02主板组成，采用了arm926ej内核、主频为533mhz的cpu，内存为64m ddr2 sdram，配备32g的sd内存卡, 因此工作站满足大量数据的处理和存储工作。在数据接口方面，提供4个rs-232接口和usb接口；在网络通讯方面提供网口可用于接入网络，支持wifi、蓝牙、3g、gps等外置模块，扩展性强；lcd方面采用了四线电阻式触摸屏，分辨可达480*272。以上配置，使得工作站可以流畅地运行wince5.0或更高的系统及裂缝监测软件，并进行数据存储和传输。

2.2 数据预处理器

数据预理器配备sram内存4m（带后备电池），cpu性能强劲；支持无线网络传输；在程序上，它的执行速率可以达到100hz，同时支持13位数模转换；可以实时对通道数据进行温度补偿，并提供记录封装和标定等功能，因此可以轻易实现精确测量。它提供了一个rs-232端口，可以通过该接口和工作站连接收发数据和执行指令。在进行数据封装和标定时，需要对该处理器进行设定，系统支持多种编写软件，其中最简单的是basic语言。它可以简单的实现数据处理和分析。

2.3 数据采集器

该采集器可以连接2路裂缝传感器，它可以有效进行光谱插入分析，返回一个低于0.001hz的测量结果，同时，它可以有效消除由于噪声引起数据误差，抗干扰能力强，它支持无线通讯模块，也支持单机工作。该采集器与数据预处理器相连接，可以进行两路裂缝传感器数据的封装和预处理。当采用二芯屏蔽线时，它支持4路裂缝传感器，当采用四芯屏蔽线时，它支持2路裂缝传感器。

2.4 裂缝传感器

该传感器适合安装在建筑物表面，主要监测数据为裂缝和接缝的开合度，它内置有温度传感器，可有效监测周围环境的温度，并及时对传感器数据进行温度补偿确保数据的准确性。该传感器适用于各种大型建筑物，例如大坝和边坡等混凝土脱空量、伸缩缝或周

边缝的位移监测。同时，它性能稳定，可以适应各种恶劣环境，可以长期对结构表面进行监测，并允许一定程度的剪切位移。它的标准量程有12.5mm、25mm、50mm、100mm、150mm、200mm等几种类型，它可以支持在-20℃~+80℃的温度范围内正常运行。一般选用四芯线传感器，它能够有效对测量误差进行温度补偿，提高了测量数据的准确性和精度。

3 多级系统硬件结构

该系统在硬件上主要由微型工作站，数据预处理器，数据采集器，裂缝传感器组成。各组成部分的连接如图1所示。其中微型工作站主要接口有：lcd显示屏；rs 232接口；12v电源接口。数据采集器接口主要有3种：1）数据接口，它分为三组，前两组相同，可接两个传感器，由两根电压信号线、两根温度补偿线，一根地线组成，即用一根五芯线与传感器对应接口相连，以接收来自传感器的电压信号；2）rs-232接口，此接口与数据预处理器的com1接口相连，并和向其发送数据；3）12v电源接口，它与上级电源接口相连，用于供电。数据预处理器的接口主要有3种：1）com1和com2，用于接两个数据采集器，用于接收数据；2）rs-232 用于和微型工作站的rs-232相连，用于与微型工作站传送数据；3）12v 电源接口，用于供电。

4 指令控制及数据采集过程

监测人员可通过智能工作站对整个系统发送采集指令。指令经

过数据预处理器到达数据采集器，然后数据采集器会在一定的时钟频率控制下，控制裂缝等传感器进行数据采集。而传感器所采到的数据传到数据采集器时会进行修正、丢弃无效数据等操作；接着数据传到数据预处理器，在这里数据将经过预处理，以变成智能工作站所需要的数据格式；最后数据会在智能工作站中进行分析，得出分析结果。

5 结论

本系统借鉴了目前国内外现有的建筑物裂缝监测系统搭建的经验，通过传感器数据实时采集、分析、显示，向人们提供一套专业应对建筑物裂缝监测的设计方案。本系统可以实时监控建筑物裂缝安全情况和变化趋势并及时预警。随着人们对建筑物健康和安全的监测要求不断提高，建筑物裂缝监测系统的应用将越来越受到人们的重视。

参考文献

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