基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計

近年來，隨著橋梁安全事故的不斷增多，橋梁健康監(jiān)測技術(shù)逐漸成為學術(shù)界、工程界的一個研究熱點，與此同時，也開發(fā)出了許多用于橋梁健康監(jiān)測的系統(tǒng)軟件。目前橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件開發(fā)主要有兩種方式，一種是利用高級語言編程工具，主要有VB，VC，Delphi；另一種是利用專業(yè)化的圖形化編程語言Lab-VIEW。利用高級語言編程，不受開發(fā)工具的限制，可以根據(jù)開發(fā)者自身的設計開發(fā)出比較友好美觀的界面程序，但是對軟件人員的要求較高；利用LabVIEW進行二次開發(fā)，雖然能夠在短時間內(nèi)開發(fā)出比較實用的軟件，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，應根據(jù)實際情況選擇使用。本文軟件編程采用的是面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z言VC++6．0，充分利用VC++自帶的MFC類庫，開發(fā)出了界面友好美觀的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件。

1 基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)概述
橋梁健康監(jiān)測技術(shù)是在橋梁體的關(guān)鍵部位安裝一些傳感器件，實時在線監(jiān)測這些監(jiān)測點所采集的結(jié)構(gòu)參數(shù)在橋梁運營過程中的變化，通過對這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析和處理，綜合評定橋梁的安全服役狀況。因此，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)基本應該包含以下功能：
(1)各種傳感器信號的采集和處理；
(2)將采集到的數(shù)據(jù)變送至上位機控制單元；
(3)上位機實時信號的監(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)絡技術(shù)也正逐步應用在國內(nèi)外許多大型橋梁監(jiān)測系統(tǒng)中。將監(jiān)測儀通過以太網(wǎng)連接到中央控制機，可以實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠程傳輸和共享，從而在監(jiān)控中心就可以對橋梁各項結(jié)構(gòu)參數(shù)的實時在線監(jiān)測。
基于以太網(wǎng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，監(jiān)測儀主要完成數(shù)據(jù)的采集和變送，由于橋梁監(jiān)測系統(tǒng)采集和處理的數(shù)據(jù)量非常大，實時性要求非常高，以單片機實現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)難以滿足要求，本次設計的監(jiān)測儀主板的設計充分利用了DSP的強大數(shù)據(jù)處理能力和FPGA的時序邏輯功能，因此，可以滿足大數(shù)據(jù)量、實時監(jiān)測的系統(tǒng)需求。

中央控制機實時顯示當前監(jiān)測的各項性能指標，同時能夠自行分析橋梁是否處在安全服役狀態(tài)，當出現(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，避免發(fā)生重大的惡習安全事故。