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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 分布式橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品實(shí)現(xiàn)了一種基于軟總線平臺的分布式橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在同一平臺上實(shí)現(xiàn)對多座不同類型橋梁設(shè)施健康狀況的分布式集中監(jiān)測，在監(jiān)測能力、傳輸性能、分布式處理、組網(wǎng)方式及系統(tǒng)靈活性、穩(wěn)定性、可靠性、擴(kuò)展性等方面相對于傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)都有很大的改進(jìn)，可應(yīng)用于組建大型分布式路橋設(shè)施監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品實(shí)現(xiàn)了一種基于軟總線平臺對一個城市或區(qū)域不同類型橋梁現(xiàn)場子系統(tǒng)進(jìn)行松耦合分布式集中監(jiān)測的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)。本監(jiān)測系統(tǒng)包括能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的遠(yuǎn)程監(jiān)測中心和至少一個橋梁現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)，每個橋梁現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)分別包括本地控制計(jì)算機(jī)和聯(lián)接在本地控制計(jì)算機(jī)上的信號采集裝置，所述的信號采集裝置聯(lián)接在橋梁上且能夠采集橋梁的各種物理量數(shù)據(jù)，所述的遠(yuǎn)程監(jiān)測中心通過設(shè)置在遠(yuǎn)程監(jiān)測中心和本地控制計(jì)算機(jī)之間的軟總線平臺與各個信號采集裝置相聯(lián)接，且軟總線平臺將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并使遠(yuǎn)程監(jiān)測中心與各信號采集裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。這里的橋梁現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)可以采用不同的組網(wǎng)方式和底層通信協(xié)議。由于采用了軟總線平臺，能夠非常方便地實(shí)現(xiàn)各個橋梁現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)通訊。因此，這里的橋梁現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)可以是已建的，可以是在建的，也可以是規(guī)劃未建的。顯然，本監(jiān)測系統(tǒng)具有良好的向前兼容性和的向后兼容性，為已有資源的利用和后續(xù)開發(fā)都提供了可行性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品設(shè)計(jì)開發(fā)的目的就是針對現(xiàn)有橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的局限性，在同一平臺上實(shí)現(xiàn)多座不同類型橋梁現(xiàn)場系統(tǒng)的分布式集中監(jiān)測。 基本思路：首先研究了現(xiàn)有的監(jiān)測方式并對它們進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)已有的監(jiān)測系統(tǒng)都是采用專用的傳輸通道，實(shí)施點(diǎn)對點(diǎn)的采集和控制，最大的區(qū)別就是采用了不同的傳輸媒介，所以在一個區(qū)域內(nèi)，要對多座不同類型的橋梁進(jìn)行監(jiān)測時，必須為每座橋梁建立一個監(jiān)測系統(tǒng)，這樣的單一系統(tǒng)無法組建大型的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測是非常困難、復(fù)雜的。為此我們就考慮通過軟層面來解決這個問題，于是引入了軟總線平臺，它已被應(yīng)用到工業(yè)自動化控制的各個領(lǐng)域并發(fā)揮了積極的作用。利用軟總線提供的各種不同硬件和協(xié)議接口可以實(shí)現(xiàn)對不同橋梁現(xiàn)場子系統(tǒng)的接入，同時各類橋梁監(jiān)測軟件系統(tǒng)通過軟總線平臺提供的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用接口對底層子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，最后實(shí)現(xiàn)多座橋梁分布式集中監(jiān)測。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）基于軟總線平臺實(shí)現(xiàn)多座不同類型橋梁的分布式集中監(jiān)測。 （2）該監(jiān)測系統(tǒng)提供的開放式架構(gòu)，不限制路橋監(jiān)測現(xiàn)場系統(tǒng)的組網(wǎng)方式。實(shí)現(xiàn)直接面向Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享。 技術(shù)關(guān)鍵：軟總線平臺 主要技術(shù)指標(biāo)： （1）實(shí)現(xiàn)了不同類型橋梁監(jiān)測現(xiàn)場系統(tǒng)的接入和分布式橋梁監(jiān)測系統(tǒng)； （2）可對多座橋梁的各類參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集、傳輸和處理，實(shí)現(xiàn)了對橋梁的實(shí)時監(jiān)測和歷史分析； （3）實(shí)現(xiàn)了基于實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)的橋梁健康狀況和主體結(jié)構(gòu)監(jiān)測點(diǎn)健康狀況的實(shí)時分析與安全評定。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、由于采用了軟總線平臺，能夠非常方便地實(shí)現(xiàn)各個相同或不同的橋梁現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)通訊。2、充分利用了公共通信網(wǎng)絡(luò)，組建監(jiān)控網(wǎng)，除了必要的采集設(shè)備不需增加其它專用設(shè)備，降低了成本，組網(wǎng)方便，維護(hù)成本低。3、軟總線平臺提供了分布式數(shù)據(jù)庫訪問功能，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的分布式存儲，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲訪問的高效、可靠和安全性。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 暫無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢： （1）基于軟總線平臺技術(shù)，在同一系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對多個不同橋梁監(jiān)測現(xiàn)場系統(tǒng)的接入和遠(yuǎn)程分布式集中監(jiān)測。 （2）監(jiān)測系統(tǒng)提供的開放式架構(gòu)，不限制橋梁監(jiān)測現(xiàn)場系統(tǒng)的組網(wǎng)方式，可基于現(xiàn)場總線的傳感器網(wǎng)絡(luò)布設(shè)，靈活配置，添加新的傳感設(shè)備滿足不斷更新的監(jiān)測需求。 （3）直接面向因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享。 該系統(tǒng)功能實(shí)用性、先進(jìn)性和完整性能充分滿足橋梁監(jiān)測當(dāng)前和未來階段的需求。 本作品的適應(yīng)范圍及推廣前景：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)可運(yùn)用到目前各種類型的橋梁監(jiān)測中，如混凝土橋、鋼構(gòu)橋、斜拉鎖橋、立交橋等，實(shí)現(xiàn)對橋梁設(shè)施多種物理結(jié)構(gòu)特性的監(jiān)測，也可以對傳統(tǒng)和現(xiàn)有的橋梁系統(tǒng)進(jìn)行簡單的技術(shù)改造和升級，納入統(tǒng)一的城市橋梁監(jiān)測系統(tǒng)平臺。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會公共安全越來越被重視。2010年寧波市政府就提出了要在全市實(shí)現(xiàn)對所有橋梁設(shè)施的健康監(jiān)測，因此本作品具有很好的推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)有的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)采用的監(jiān)測方法除最傳統(tǒng)的人工進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量、記錄和處理外，主要包括以下兩種方式：利用移動GSM網(wǎng)絡(luò)建立連接的橋梁監(jiān)測方式和利用光纜建立連接的橋梁監(jiān)測方式。采用GSM連接的橋梁監(jiān)測方式是利用GSM的話音信道建立點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸通道，通過監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)分別控制橋上各采集儀采集數(shù)據(jù)。此種方法，數(shù)據(jù)中心同一套設(shè)備在同一時間只能采集一座橋梁或一個采集儀連接的傳感器數(shù)據(jù)。而且對總線上的設(shè)備控制也是點(diǎn)對點(diǎn)的控制方式，故數(shù)據(jù)采集的速度慢，操作繁瑣。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ɑ谝苿泳W(wǎng)絡(luò)的專用信道，費(fèi)用高，使用不方便。利用光纜建立連接的橋梁監(jiān)測方式，實(shí)際上是采用專用光纜或租用電信公用光纜代替了方式一中的移動GSM網(wǎng)絡(luò)，使中間的傳輸網(wǎng)絡(luò)更可靠、傳輸速率更高。但其仍是點(diǎn)對點(diǎn)的采集和控制方式，另外采用光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本高，維護(hù)難度大，監(jiān)測中心相對固定，組建大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)比較困難。 由此可知，按照上述兩種監(jiān)測方式建立的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)都是單一的專用系統(tǒng)，即某監(jiān)測系統(tǒng)只對某一特定橋梁進(jìn)行監(jiān)測，無法組建大型的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。 近年來，在工程理論上又提出了一種新的橋梁監(jiān)測方法，這種方法的核心思想是：每個監(jiān)測點(diǎn)的智能控制單元通過數(shù)據(jù)傳輸單元和通信基站接入GPRS或者CDMA網(wǎng)絡(luò)，連接到因特網(wǎng)，再通過路由器連接監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)。通過這種網(wǎng)絡(luò)連接方式，監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)可異步地同時與多個監(jiān)測點(diǎn)建立數(shù)據(jù)傳輸連接，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測和控制。同時監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理單元采用多線程的方式，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。在橋梁零散分布情況下，采用這種新的監(jiān)測方法，若多座橋梁采用相同的組網(wǎng)設(shè)備和技術(shù)可組建新的大型監(jiān)控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多座橋梁的監(jiān)測，否則只能在理論上是可行的，原因是：采用這種新的監(jiān)測方法組建零散分布下多座橋梁的大型監(jiān)測系統(tǒng)，若采用的多種采集儀的上行物理接口或通信協(xié)議不同，則要求采用多種智能控制單元與不同的采集儀進(jìn)行物理接口適配和通信協(xié)議適配；同樣，智能控制單元的上行物理接口和通信協(xié)議不同，則要求數(shù)據(jù)傳輸單元下行具備不同的物理接口和通信協(xié)議，而數(shù)據(jù)傳輸單元的上行都是統(tǒng)一的接入GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)的接口和通信協(xié)議。 隨著越來越多的大型路橋設(shè)施在世界各地不斷建成，更加簡潔靈活的監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)方式、更加完善的功能模塊和一體化的分布式集中監(jiān)控逐漸被人們重視和研究，成為技術(shù)發(fā)展的趨勢。
