秦世強(qiáng),蒲黔輝,施 洲

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,成都 610031)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對交通運(yùn)輸要求的提高,高速鐵路成為目前鐵路建設(shè)中的主要方向。高速鐵路封閉運(yùn)營,線路近一半以上為橋梁。如何保證橋梁(尤其是大跨度橋梁)在高速列車行駛下的安全,是目前高速鐵路橋梁建設(shè)中所必須關(guān)注的議題。大型橋梁投資規(guī)模大,服役周期長,通過在橋梁上布設(shè)各種傳感器,測試橋址處的環(huán)境荷載以及橋梁本身的動(dòng)力響應(yīng),實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的掌握橋梁在施工和運(yùn)營期間的健康狀況,已經(jīng)成為許多大橋建設(shè)者們的共識。通過橋梁健康監(jiān)測,可以對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和評估,在橋梁運(yùn)營狀況嚴(yán)重異常時(shí)發(fā)出警報(bào),為橋梁的維護(hù)和管理提供依據(jù)；也可以驗(yàn)證橋梁的設(shè)計(jì)理論,為同類型的橋梁設(shè)計(jì)提供參考；還可以促進(jìn)橋梁抗風(fēng)、抗震的理論研究[1～2]。蕪湖長江大橋[3]布設(shè)了1套以環(huán)境監(jiān)測、結(jié)構(gòu)性能監(jiān)測、行車安全監(jiān)測等為主體的多參數(shù)、多傳感器和相關(guān)調(diào)理儀的長期健康監(jiān)測和報(bào)警系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對結(jié)構(gòu)的損傷識別和壽命評估,評價(jià)大橋的安全性和可靠性；南京長江大橋[4]通過安裝風(fēng)速風(fēng)向儀、溫度儀、加速度計(jì)、應(yīng)變計(jì)、位移計(jì)等200個(gè)傳感器,形成一套安全監(jiān)測和狀態(tài)評估系統(tǒng),并建立了基準(zhǔn)有限元模型,對已服役多年的大橋的狀態(tài)進(jìn)行了準(zhǔn)確的把握。一般而言,橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析處理子系統(tǒng)、損傷識別和性能評定子系統(tǒng)[5～7],各個(gè)系統(tǒng)之間緊密結(jié)合、協(xié)調(diào)工作,成為一個(gè)有機(jī)的整體,各個(gè)子系統(tǒng)缺一不可。隨著儀器設(shè)備學(xué)科的發(fā)展,光纖光柵傳感器等新型傳感器已經(jīng)投入使用,傳感器的測試精度得以大幅提高,傳感器已不再是制約橋梁健康監(jiān)測發(fā)展的主要因素；而近10年關(guān)于健康監(jiān)測的理論研究主要集中于信號處理方法和結(jié)構(gòu)損傷識別及狀態(tài)評估,并發(fā)展出以小波變換、Hilbert-Huang變換為代表的時(shí)頻分析方法以及以振動(dòng)測試為基礎(chǔ)的動(dòng)力損傷識別方法,這些都大大促進(jìn)橋梁健康監(jiān)測理論發(fā)展；相比之下,數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)作為健康監(jiān)測系統(tǒng)的前提,涉及到硬件及軟件的設(shè)計(jì),是整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)中的一個(gè)難點(diǎn),目前關(guān)于高速鐵路橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)研究并不多見。

對高速鐵路橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì),首先分析高速鐵路健康監(jiān)測所用的傳感器的特點(diǎn)、選擇原則、傳感器輸出信號的特征,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；然后對數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)概述,提出利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集模擬的概念,并對數(shù)據(jù)采集模擬系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)響應(yīng)模擬、多媒體定時(shí)器和數(shù)據(jù)存儲等三個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)分析；最后,對某高速鐵路橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的建立作簡要概述。

1 傳感器系統(tǒng)概述

1.1 高速鐵路橋梁健康監(jiān)測項(xiàng)目及傳感器

傳感器能否較全面和準(zhǔn)確測試出橋梁周邊環(huán)境、結(jié)構(gòu)局部和整體信息,對橋梁健康監(jiān)測起到至關(guān)重要的作用。高速鐵路橋梁列車行車速度快,橋梁結(jié)構(gòu)本身振動(dòng)效應(yīng)明顯,行車平穩(wěn)和行車安全要求高；對于通過城市中心的高速鐵路橋梁,還需控制其噪聲,與這些要求相對應(yīng)的是高速鐵路健康監(jiān)測中對振動(dòng)效應(yīng)及行車安全監(jiān)測的投入。高速鐵路常用監(jiān)測項(xiàng)目及其對應(yīng)的傳感器如下。

(1)橋址處環(huán)境監(jiān)測：橋址處的溫度濕度對材料耐久性有影響,溫差更是會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布；風(fēng)荷載會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生風(fēng)致振動(dòng),雖然大跨度橋梁設(shè)計(jì)中已經(jīng)考慮了空氣動(dòng)力方面的因素,但仍需要加強(qiáng)對風(fēng)速風(fēng)向的安全監(jiān)測,以考慮風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力效應(yīng)。對應(yīng)于橋址環(huán)境監(jiān)測的傳感器主要有：監(jiān)測風(fēng)荷載的機(jī)械式或三向超聲風(fēng)速風(fēng)向儀、測試溫度荷載的電阻式溫度計(jì)或光纖光柵溫度傳感器、測試空氣濕度的濕度計(jì)。

(2)結(jié)構(gòu)振動(dòng)效應(yīng)監(jiān)測：結(jié)構(gòu)在列車荷載及風(fēng)荷載下的動(dòng)力響應(yīng),包括動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)位移、豎向橫向加速度,這些指標(biāo)比較明確地反映了結(jié)構(gòu)在活載下的狀態(tài)。對應(yīng)的傳感器有：測試動(dòng)應(yīng)變的電阻應(yīng)變計(jì)、振弦式應(yīng)變計(jì)和光纖光柵應(yīng)變傳感器,測試動(dòng)位移的拉繩式位移傳感器、電子測距儀和GPS,測試加速度的電容式加速度計(jì)和力平衡加速度計(jì)等。

(3)結(jié)構(gòu)局部性能監(jiān)測：結(jié)構(gòu)局部性能監(jiān)測主要包括支座沉降、特殊部位如短吊桿的疲勞、斜拉索索力等的監(jiān)測,以防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部失穩(wěn)。常用的傳感器有：①測試支座位移和轉(zhuǎn)角的位移計(jì)和傾角儀；②測試短吊桿拉力的吊桿拉力測試儀；③測試斜拉索索力的壓力傳感器和磁通量傳感器等。

(4)行車安全監(jiān)測：主要監(jiān)測列車的軸重、行車速度、列車的到達(dá)離開,對應(yīng)的傳感器有測試行車速度的測速儀、測試軸重的電子動(dòng)態(tài)地秤、列車到達(dá)離開監(jiān)測的計(jì)軸傳感器等。

通過以上4個(gè)方面的監(jiān)測,基本上涵蓋了高速鐵路橋梁在運(yùn)營期間健康狀況評估所需要的外部荷載和動(dòng)力響應(yīng)。

1.2 傳感器選擇原則

針對上述的各個(gè)監(jiān)測項(xiàng)目的多種傳感器,在選擇時(shí)一般遵循以下原則：①傳感器的性價(jià)比；傳感器設(shè)備是整個(gè)健康監(jiān)測系統(tǒng)最昂貴的設(shè)備,選用時(shí)需考慮整個(gè)系統(tǒng)造價(jià),在傳感器的性能和價(jià)格之間作協(xié)調(diào)平衡；②傳感器的技術(shù)指標(biāo)；包括量程、精度、靈敏度是否符合測試要求,階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)范圍能否覆蓋結(jié)構(gòu)的頻率等；③傳感器對工作環(huán)境的要求,包括環(huán)境溫度、濕度、結(jié)構(gòu)對傳感器的振動(dòng)是否超出傳感器的限值；④傳感器與其他設(shè)備的兼容性；傳感器輸出的信號一般較弱,需經(jīng)過調(diào)理和放大,因此在選擇時(shí)需考慮傳感器與相關(guān)信號調(diào)理設(shè)備的兼容性；另外,多個(gè)傳感器需協(xié)調(diào)工作,輸出的信號需經(jīng)過通信設(shè)備進(jìn)行傳輸,因此傳感器的組網(wǎng)能力、傳感器能否與計(jì)算機(jī)通信、信號傳輸?shù)木嚯x等也是重要的指標(biāo)。

1.3 傳感器輸出信號特征分析

傳感器輸出信號一般可分為3類：一類是由惠斯頓電橋輸出的mV級低電壓信號,一類是模擬電流電壓信號,一類是數(shù)字信號；對于輸出低電壓信號的傳感器(如壓電加速度傳感器),其信號需經(jīng)過放大、濾波和去噪等調(diào)理；可輸出模擬信號的傳感器有加速度傳感器、振弦式應(yīng)變計(jì)、風(fēng)速風(fēng)向儀、電子動(dòng)態(tài)地秤、熱電偶和熱電阻式溫度計(jì)、磁通量傳感器等,這類傳感器內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊,信號與計(jì)算機(jī)的通信遵循標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議,如串口協(xié)議RS-232、RS-485等；可輸出數(shù)字信號的傳感器有傾角儀、GPS、溫度傳感器等。

傳感器輸出的信號量決定了整個(gè)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)構(gòu)建的難易程度,信號輸出總量一般取決于傳感器的總數(shù)以及單個(gè)傳感器的采樣頻率,對高速鐵路橋梁,由于振動(dòng)測試傳感器數(shù)量較多,而且對于動(dòng)力響應(yīng)測試,采樣頻率一般比較高,因此,傳感器數(shù)量及位置的優(yōu)化對整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建起到至關(guān)重要的作用,目前在這一方面的研究已取得一定成果。

總言之,傳感器的類型、信號輸出特征對數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)規(guī)模、通道數(shù)目、硬件的采樣頻率、數(shù)據(jù)的存儲等方面提出了要求,是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

2 數(shù)據(jù)采集硬件方案

橋梁健康監(jiān)測的硬件方案一般有兩種。

(1)基于板卡的集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其數(shù)據(jù)采集依賴于數(shù)據(jù)采集卡,數(shù)據(jù)采集卡是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡,目前常用的數(shù)據(jù)采集卡有ISA、PXI、PCI總線數(shù)據(jù)采集卡。利用這種方式組建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成本低、數(shù)據(jù)采集速度快,但是穩(wěn)定性一般。

(2)基于現(xiàn)場總線的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是一種基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組建方案,各種廠家生產(chǎn)的設(shè)備遵守同一協(xié)議規(guī)范,通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接成一個(gè)系統(tǒng),便于維護(hù)和管理。目前常用的現(xiàn)場總線有USB、RS-232、以太網(wǎng)、RS-485、PROFIBUS總線、LonWorks總線、CAN總線等。其中,USB及RS-232的傳輸距離短,不能滿足工業(yè)控制現(xiàn)場傳輸?shù)囊?；以太網(wǎng)傳輸速度快,但實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜,成本高；RS-485為非嚴(yán)格的總線標(biāo)準(zhǔn),PROFIBUS總線常用于電力、機(jī)械等行業(yè),而健康監(jiān)測系統(tǒng)常用CAN總線和LonWorks總線。分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)布線簡單,易于維護(hù),但成本較高。一般的基于現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集硬件結(jié)構(gòu)

3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,需進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),軟件是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心,成功的軟件開發(fā)不僅能夠提供友好的界面,而且能將硬件的功能最優(yōu)化。軟件設(shè)計(jì)時(shí),需考慮各個(gè)模塊之間的接口,盡量使接口通用化,在此基礎(chǔ)上保證軟件運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性。目前,用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件開發(fā)的平臺有：匯編語言、Visual BASIC語言、C語言、Visual C++、LabWindows/CVI開發(fā)平臺,LabVIEW開發(fā)平臺。匯編語言語言本身比較復(fù)雜,對工程技術(shù)人員而言開發(fā)難度高,目前很少應(yīng)用于橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)；Visual BASIC利用先可視化再編程的思想,語言簡單易懂,在界面制作和數(shù)據(jù)庫技術(shù)方面具有優(yōu)勢,蕪湖長江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查詢與管理系統(tǒng)客戶端采用了Visual BASIC開發(fā),取得了不錯(cuò)的效果；Visual C++利用其對界面、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)編程的支持,并提供了相應(yīng)的類庫,往往成為開發(fā)者的首選,其開發(fā)出的軟件具有效率高,穩(wěn)定性好的特點(diǎn)；LabWindows/CVI是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的C語言開發(fā)環(huán)境； LabVIEW是由美國國家儀器(NI)公司推出的圖形化編程工具,利用其內(nèi)置函數(shù)庫可完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和顯示任務(wù),目前被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件開發(fā)中。隨著虛擬儀器技術(shù)的提出和發(fā)展,硬件設(shè)備作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺,與軟件技術(shù)結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)了“軟件就是儀器”的現(xiàn)代化儀表發(fā)展理念,為健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件開發(fā)提供了多種解決方案。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將傳感器等設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并與之通信,將采集到的數(shù)據(jù)基于各種傳輸協(xié)議傳至監(jiān)控中心,進(jìn)行分析處理,便完成了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的組建；這種方式完全依賴于系統(tǒng)的硬件設(shè)備,不利于健康監(jiān)測理論研究發(fā)展,于是提出利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的模擬,在有限元計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的模擬,作為系統(tǒng)的輸入。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)在包含上述兩種數(shù)據(jù)采集解決方案后,可以對比實(shí)測動(dòng)力響應(yīng)與模擬動(dòng)力響應(yīng),將模擬值作為健康監(jiān)測一種趨勢預(yù)測,為健康監(jiān)測理論研究提供一種新的思路。一般而言,這種利用軟件模擬數(shù)據(jù)采集的方法包括結(jié)構(gòu)響應(yīng)的模擬、多媒體定時(shí)器的應(yīng)用和數(shù)據(jù)存儲等3個(gè)模塊。

3.1 結(jié)構(gòu)響應(yīng)的模擬

3.2 多媒體定時(shí)器的應(yīng)用

定時(shí)器是工業(yè)控制軟件開發(fā)中常用的一個(gè)工具。VC++中提供了多種定時(shí)器以供選擇,根據(jù)健康監(jiān)測的采樣頻率,選取多媒體定時(shí)器。多媒體定時(shí)器[9]服務(wù)是由多媒體擴(kuò)展庫MMSYSTEM.DLL提供,可精確讀出當(dāng)前時(shí)間,并在非常精確的時(shí)間間隔內(nèi)完成事先指定的事件。VC++中,首先利用timeBeginPeriod()建立定時(shí)器的分辨率；然后利用timeSetEvent()建立在指定時(shí)間內(nèi)所需完成的事件,在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中該時(shí)間即為數(shù)據(jù)的采集和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的模擬；最后調(diào)用timeKillEvent()結(jié)束定時(shí)器事件。

3.3 數(shù)據(jù)的存儲

高速鐵路橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)測點(diǎn)多,采樣頻率高,因而數(shù)據(jù)量大,如何存儲這些海量數(shù)據(jù),是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件開發(fā)中的一個(gè)難題。首先,需對采樣的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,以防止因斷電或其他原因?qū)е孪到y(tǒng)崩潰時(shí)能夠恢復(fù)一定長度的原始數(shù)據(jù)；一般而言,應(yīng)能查詢到10 d以內(nèi)的原始數(shù)據(jù)；可利用文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,文件系統(tǒng)存儲方式簡單,但數(shù)據(jù)冗余大、共享差、獨(dú)立性不好；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲方式具有許多優(yōu)點(diǎn),如數(shù)據(jù)冗余度小,數(shù)據(jù)之間共享方便,而且數(shù)據(jù)具有邏輯獨(dú)立性,提高了數(shù)據(jù)的安全性。目前,橋梁健康監(jiān)測中大多包含一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫和幾個(gè)子數(shù)據(jù)庫,中心數(shù)據(jù)庫協(xié)調(diào)各子數(shù)據(jù)庫,并與Internet結(jié)合,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理；中心數(shù)據(jù)庫的開發(fā)可利用SQL sever或Oracle等大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫,子數(shù)據(jù)庫的開發(fā)則可利用Access、Paradox等。許多軟件開發(fā)平臺都支持?jǐn)?shù)據(jù)庫編程,例如LabVIEW中可通過以下幾種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問[10]：①使用數(shù)據(jù)庫接口工具包SQL Toolkit進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問；②利用其他語言編寫DLL程序訪問數(shù)據(jù)庫；③利用LabVIEW的Active功能,調(diào)用Microsoft ADO控件,利用SQL語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問；VC++中可利用ODBC API(open database connectivity)、MFC ODBC (Microsoft Foundation Classes ODBC)等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問。其次,在數(shù)據(jù)進(jìn)行原始備份的同時(shí),應(yīng)在內(nèi)存中作一定長度的緩沖,以提高數(shù)據(jù)處理的速度；對每個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)分配一定長度的堆內(nèi)存,并循環(huán)利用這段內(nèi)存空間,提高FFT、濾波等操作的數(shù)據(jù)訪問速度；最后,數(shù)據(jù)存儲的數(shù)字精度應(yīng)能夠充分保證前向測量通道的精度,即傳感器、信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換精度。

4 工程設(shè)計(jì)實(shí)例

某高速鐵路橋梁主橋采用6跨連續(xù)鋼桁拱結(jié)構(gòu),最大跨度為336 m；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了世界上首創(chuàng)的3片主桁的桁架拱,設(shè)計(jì)時(shí)速為300 km,搭載京滬雙線高速鐵路、滬漢蓉雙線一級干線鐵路及南京市雙線地鐵,為目前世界上設(shè)計(jì)荷載最高的高速鐵路橋梁。根據(jù)成橋后運(yùn)營安全及維護(hù)管理的要求,對該橋進(jìn)行長期健康監(jiān)測十分必要。該橋布設(shè)風(fēng)速風(fēng)向儀、溫度傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器、位移傳感器、車軸檢測儀等5大類傳感器總計(jì)117個(gè),監(jiān)測了大氣環(huán)境、結(jié)構(gòu)位移、橋跨動(dòng)力響應(yīng)、大噸位支座、行車安全等5個(gè)項(xiàng)目,較全面地反映了結(jié)構(gòu)在運(yùn)營時(shí)的健康狀態(tài)。所有傳感器均具有自動(dòng)連續(xù)采集功能,各個(gè)傳感器采樣頻率從1 Hz到1 000 Hz不等,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可24 h不間斷工作,斷電時(shí)能通過軟件恢復(fù)一定長度的原始數(shù)據(jù)。每個(gè)傳感器通過唯一標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。分別在2個(gè)主墩上設(shè)立工作外站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并基于TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中大氣環(huán)境監(jiān)測、靜力水準(zhǔn)監(jiān)測、結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測和行車安全監(jiān)測通過RS485現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,光纖光柵傳感器基于以太網(wǎng)總線進(jìn)行組集,列車到達(dá)離開和支座位移通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體框圖如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體框圖

系統(tǒng)軟件部分基于Visual C++6.0平臺開發(fā),并融入了文中提出的數(shù)據(jù)采集模擬系統(tǒng)；一方面協(xié)調(diào)硬件驅(qū)動(dòng)設(shè)備,使傳感器測試的數(shù)據(jù)能夠順利進(jìn)入后續(xù)的處理部分；另一方面,對數(shù)據(jù)采集過程進(jìn)行模擬,使得系統(tǒng)能夠基于有限元數(shù)值計(jì)算進(jìn)行結(jié)構(gòu)響應(yīng)的模擬,更好的進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系識別。

5 結(jié)論

(1)總結(jié)了高速鐵路橋梁健康監(jiān)測項(xiàng)目及其使用的傳感器的特點(diǎn),指出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件一般為基于現(xiàn)場總線的分布式系統(tǒng),傳感器、信號調(diào)理設(shè)備和硬件基本系統(tǒng)的選擇是組建整個(gè)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。

(2)分析比較了各種軟件設(shè)計(jì)平臺,根據(jù)橋梁健康監(jiān)測的系統(tǒng)的要求,可利用LabVIEW、VC++等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

(3)提出健康監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在基于有限元進(jìn)行結(jié)構(gòu)響應(yīng)模擬的基礎(chǔ)上,結(jié)合多媒體定時(shí)器的應(yīng)用,利用軟件對數(shù)據(jù)采集過程進(jìn)行模擬,比較模擬值與實(shí)測值的差異,為健康監(jiān)測理論研究提供一種新的思路。

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