基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)

　　2．2 系統(tǒng)通用IO接口電路設(shè)計

　　AT91SAM9G20接口功能豐富，擁有8路12位ADC、PWM輸出以及多達(dá)9個外部中斷。通過配制總線，最多可提供76個通用IO接口。

　　由于3G和ZIGBEE無線串口占用了16個通用IO接口，以及其它系統(tǒng)占用了部分接口，因此將P2口的P2．0到P2．31接口設(shè)計為32個通用數(shù)字I／O接口，通過簡單的寄存器設(shè)計設(shè)置為16人、16出；將P3口的P3．0到P3．9接口設(shè)置為10路模擬輸入接口。該種設(shè)計使得系統(tǒng)具備16路數(shù)字輸入、16路數(shù)字輸出和10路模擬信號輸入的能力，成為一臺具有豐富I／O接口的通用測控平臺。通用IO接口框圖如圖4所示，在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，只有擔(dān)任主節(jié)點的采集單元需要通過串口2以3G通信的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)，擔(dān)任從節(jié)點的采集單元只需要通過串口1將主節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送到從節(jié)點。

　　3 系統(tǒng)軟件構(gòu)成

　　3．1下位機(jī)數(shù)據(jù)采集及通信程序流程

　　下位機(jī)數(shù)據(jù)采集及通信主要由兩個部分構(gòu)成：CC2530的間歇式采集和3G數(shù)據(jù)通信。采用間歇式采集，一方面是因為CC2530在休眠時段的工作電流在微安級，可大大降低系統(tǒng)功耗，另一方面，橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)多數(shù)為慢響應(yīng)，采集頻率降低，可有效減少冗余數(shù)據(jù)。間歇式數(shù)據(jù)采集程序流程如圖5（a）所示，3G通信流程如圖5（b）所示。

　　3．2 上位機(jī)程序結(jié)構(gòu)及界面

　　在橋梁集群健康實時監(jiān)測中心的上位PC機(jī)要具有數(shù)據(jù)的存儲與處理、數(shù)據(jù)的可視化、物聯(lián)網(wǎng)的管理功能。以Microsoft VC++6．0，sql Server 2000數(shù)據(jù)庫為開發(fā)工具。整個系統(tǒng)采用C／S架構(gòu)，普通用戶可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與可視化，權(quán)限用戶可以進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理。軟件結(jié)構(gòu)如圖6所示。

　　監(jiān)測中心軟件主菜單界面、實時數(shù)據(jù)接收與控制界面和參數(shù)分析界面分別如圖7、圖8所示。

　　4 系統(tǒng)應(yīng)用

　　該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于珠江水系上兩座特大橋梁。在兩座橋梁上一共安裝了78個數(shù)據(jù)采集單元，通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各采集單元的數(shù)據(jù)互聯(lián)。從應(yīng)用結(jié)果看，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)存儲和無線傳輸穩(wěn)定可靠。

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