基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著橋梁安全事故的不斷增多，橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸成為學(xué)術(shù)界、工程界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，與此同時(shí)，也開發(fā)出了許多用于橋梁健康監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)軟件。目前橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開發(fā)主要有兩種方式，一種是利用高級(jí)語(yǔ)言編程工具，主要有VB，VC，Delphi；另一種是利用專業(yè)化的圖形化編程語(yǔ)言Lab-VIEW。利用高級(jí)語(yǔ)言編程，不受開發(fā)工具的限制，可以根據(jù)開發(fā)者自身的設(shè)計(jì)開發(fā)出比較友好美觀的界面程序，但是對(duì)軟件人員的要求較高；利用LabVIEW進(jìn)行二次開發(fā)，雖然能夠在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出比較實(shí)用的軟件，但是軟件開發(fā)容易受限于開發(fā)工具。這兩種開發(fā)方式各有利弊，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。本文軟件編程采用的是面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z(yǔ)言VC++6．0，充分利用VC++自帶的MFC類庫(kù)，開發(fā)出了界面友好美觀的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件。

1 基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述
橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是在橋梁體的關(guān)鍵部位安裝一些傳感器件，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)所采集的結(jié)構(gòu)參數(shù)在橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的變化，通過(guò)對(duì)這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析和處理，綜合評(píng)定橋梁的安全服役狀況。因此，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本應(yīng)該包含以下功能：
(1)各種傳感器信號(hào)的采集和處理；
(2)將采集到的數(shù)據(jù)變送至上位機(jī)控制單元；
(3)上位機(jī)實(shí)時(shí)信號(hào)的監(jiān)控、分析和處理；
(4)歷史數(shù)據(jù)的保存和查閱。
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也正逐步應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外許多大型橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。將監(jiān)測(cè)儀通過(guò)以太網(wǎng)連接到中央控制機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和共享，從而在監(jiān)控中心就可以對(duì)橋梁各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，監(jiān)測(cè)儀主要完成數(shù)據(jù)的采集和變送，由于橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集和處理的數(shù)據(jù)量非常大，實(shí)時(shí)性要求非常高，以單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)難以滿足要求，本次設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)儀主板的設(shè)計(jì)充分利用了DSP的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和FPGA的時(shí)序邏輯功能，因此，可以滿足大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)需求。

中央控制機(jī)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，同時(shí)能夠自行分析橋梁是否處在安全服役狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況下橋梁的損傷、安全性能下降的情況下能提示安全警報(bào)，避免發(fā)生重大的惡習(xí)安全事故。