桥梁健康监测信息采集系统应用研究

• 作 者: 谭政贵
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 数据采集 自适应卡尔曼滤波 GPRS模块 监控中心

桥梁在国民经济中有着举足轻重的地位。随着新建桥梁的不断增加和已有桥梁结构慢慢出现老化,桥梁安全事故时有发生,桥梁安全问题也越来越受到人们的关注,桥梁健康状况的监测和评估也越来越成为学术界研究的热点问题。桥梁健康监测最关键的任务是现场信息的获取,而现场采集上来的信号中会含有噪声,有些噪声属于低频噪声,无法用硬件滤波器过滤掉。卡尔曼滤波处理的对象是随机干扰信号,它处理的信号不存在有用和干扰之分,还能够剔除随机干扰噪声。本文详细分析了应变模态指标的信号特点后,把卡尔曼滤波和自适应卡尔曼滤波分别用于应变信号的滤波处理中,结果证明自适应卡尔曼滤波相比于卡尔曼滤波能更好地抑制低频噪声、提高信号测量精度。针对桥梁管理部门要能够对桥梁实现远程监控的问题,本文构建了基于GPRS技术的桥梁健康监测信息采集系统。针对TCP/IP网络协议在GPRS模块中的应用,本文具体分析了TCP/IP网际协议、GPRS网络链接层的实现、GPRS网络层协议的实现,重点研究了GPRS模块MC35i的硬件实现和软件设计,实现了现场数据采集系统和监控中心之间的远程通信。本文以小西湖黄河大桥健康监测为背景,完成了小西湖大桥健康监测信息采集系统的组建。数据采集系统采用基于PXI总线技术完成了模拟信号、非模拟信号的采集,监控中心通过GPRS Modem对数据进行收发,实现了桥梁的远程监控。在进行整个系统的软件结构设计时,本文采用LabVIEW作为软件开发平台来完成数据采集部分的程序设计和监控中心的程序设计,数据采集部分的软件要能够实现数据采集、数据预处理、数据存储等功能,而监控中心软件要实现用户管理、监测界面、数据分析与数据存储、图形显示等功能。