基于cRIO遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端

　　大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，監(jiān)測系統(tǒng)包含多臺基于cRIO的數(shù)據(jù)采集終端，它們分布在大橋的不同位置。數(shù)據(jù)采集終端的主要任務(wù)是按照控制終端的要求，在各類傳感器的配合下采集大橋的各類環(huán)境數(shù)據(jù)、靜/動態(tài)響應(yīng)等信號，進(jìn)而將這些信號數(shù)據(jù)一方面實時傳送到監(jiān)視終端;另一方面按指定的數(shù)據(jù)存儲策略將部分信號數(shù)據(jù)以文本文件的形式存儲在本地，以供數(shù)據(jù)存儲終端下載并利用數(shù)據(jù)庫來統(tǒng)一管理信號數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)硬件組成

　　不同數(shù)據(jù)采集終端的具體硬件配置都不一樣，但是硬件模塊類型一致。除了機(jī)箱cRIO-9104和嵌入式控制器cRIO-9014外，每個采集終端都配有cRIO-9401和cRIO-9215，在GPS接收機(jī)的支持下，對大橋的振動信號進(jìn)行GPS精確同步采集;cRIO-9215和cRIO-9203對大橋的準(zhǔn)靜態(tài)電壓、電流信號進(jìn)行采集;cRIO-9871對部分傳感器和調(diào)理器的RS-485串口輸出信號進(jìn)行采集;同時cRIO-9401對部分?jǐn)?shù)字脈沖信號(如雨量計輸出信號)進(jìn)行采集和計數(shù)。

　　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

　　采集終端統(tǒng)一的軟件架構(gòu)可以使上位機(jī)能通過一致的接口與其交互命令、狀態(tài)與數(shù)據(jù)，方便用戶的使用;也可以極大地提高代碼的重用性，使所有終端使用同一套代碼(不同的終端僅在FPGA程序和配置文件信息上有所區(qū)別)，方便開發(fā)人員維護(hù)代碼。采集終端軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　整個數(shù)據(jù)采集終端的軟件由數(shù)據(jù)采集和通信兩大部分組成。數(shù)據(jù)采集部分又可分為數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)采集引擎、數(shù)據(jù)存儲引擎、GPS時間引擎。通信部分則由數(shù)據(jù)接口、控制接口和調(diào)試接口組成。在LabVIEW中實現(xiàn)時，這些不同的引擎和接口都是獨(dú)立運(yùn)行的VI，通過上層的動態(tài)調(diào)用來執(zhí)行。這樣可利用LabVIEW多線程的特性，避免各個模塊之間的相互阻塞干擾。這些所有的引擎和接口都是在cRIO-9014 的RT上實現(xiàn)的，它們分別以確定的時間特性實時地完成特定的任務(wù)。cRIO-9401、cRIO-9215、cRIO-9203和cRIO-9871等模塊對相應(yīng)信號的數(shù)據(jù)采集是在cRIO-9104的FPGA上完成的，具有硬件級的同步、定時和觸發(fā)特性。它們將采集到的數(shù)據(jù)通過DMA傳送到RT上的數(shù)據(jù)采集引擎進(jìn)行降采樣、濾波等預(yù)處理。

　　不同數(shù)據(jù)采集終端的硬件配置都有所不同，所采集的物理信號也各不一樣，再考慮到將來增加、改變測點，調(diào)整系統(tǒng)的可能性，數(shù)據(jù)采集終端的軟件必須是高度模塊化，便于開發(fā)人員增加新的測點、硬件。模塊化的核心在于對不同類型信號采集任務(wù)的模塊化與規(guī)范化，將不同類型的數(shù)據(jù)采集模塊封裝成一組具有相同接口的VI供上層的數(shù)據(jù)采集引擎根據(jù)各采集終端特定的模塊配置文件來動態(tài)調(diào)用。