大型土木工程的建設(shè),如橋梁、隧道、高層建筑等,不僅推動(dòng)著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也與人民的生活息息相關(guān)。一旦發(fā)生突發(fā)性的安全事故,必將產(chǎn)生難以預(yù)估的生命財(cái)產(chǎn)損失,大型土木工程的健康監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。相較于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段,光纖光柵傳感器憑借其優(yōu)良的性能,被廣泛應(yīng)用于大型土木工程的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。本課題在現(xiàn)有光纖傳感硬件的基礎(chǔ)上,搭建了系統(tǒng)的硬件平臺(tái),并開發(fā)了一套適用于大型土木工程健康監(jiān)測(cè)的上位機(jī)軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)變、應(yīng)力、位移、溫度、滲壓等多參量的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文根據(jù)大型土木工程健康監(jiān)測(cè)的實(shí)際應(yīng)用需求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析,明確了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo),并據(jù)此給出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,將整個(gè)系統(tǒng)劃分為本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三部分。本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過使用MOI公司的光纖光柵解調(diào)儀采集布設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器的波長(zhǎng)數(shù)據(jù),并由上位機(jī)軟件進(jìn)行波長(zhǎng)解析,獲取測(cè)量數(shù)據(jù)。本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將獲取到的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊,并由數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),最終實(shí)現(xiàn)大型土木工程結(jié)構(gòu)健康的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本課題的主要工作是多參量光纖傳感遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。使用Visual Studio 2010作為軟件的開發(fā)工具,C++作為開發(fā)語言,根據(jù)面向?qū)ο蟮木幊趟枷脒M(jìn)行模塊化編程。使用單例模式、觀察者模式等設(shè)計(jì)模式優(yōu)化軟件性能架構(gòu),還綜合了多線程技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GPRS通信技術(shù)等共同實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、顯示、遠(yuǎn)傳和存儲(chǔ)等多項(xiàng)功能。系統(tǒng)上位機(jī)軟件平臺(tái)分為本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)軟件和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)軟件兩部分。本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)兼容了動(dòng)態(tài)解調(diào)儀和靜態(tài)解調(diào)儀兩種工作模式,分別設(shè)計(jì)了適用于不同工作模式下的參數(shù)配置模塊,對(duì)解調(diào)儀運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行配置。數(shù)據(jù)采集模塊通過網(wǎng)口與解調(diào)儀通信,采集傳感器的全光譜數(shù)據(jù)和波長(zhǎng)數(shù)據(jù),并交由數(shù)據(jù)解析模塊計(jì)算出實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這種模塊化的方法進(jìn)行編程,使軟件各功能模塊之間既彼此既相對(duì)獨(dú)立又相互協(xié)作共同完成系統(tǒng)工作。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)軟件通過GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)接收來自本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配置信息和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息幀,并由數(shù)據(jù)解析模塊按照既定的通信規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)解析,得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行界面顯示的同時(shí)通過數(shù)據(jù)連接池技術(shù)存儲(chǔ)至Access數(shù)據(jù)庫。使用Access數(shù)據(jù)庫,對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表進(jìn)行合理的表關(guān)系設(shè)計(jì),消除了大量的數(shù)據(jù)冗余,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)信息的集中管理。最終,本課題完成了對(duì)系統(tǒng)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),并搭建了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)測(cè)試階段性能穩(wěn)定、運(yùn)行狀態(tài)良好,可以滿足監(jiān)測(cè)需求。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP311.52;TP212
【部分圖文】：

本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)??圖２－１系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??第一部分為本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。以本地上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件為核心，配合現(xiàn)場(chǎng)各類傳??感器和光纖光柵解調(diào)設(shè)備實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)參數(shù)（溫度、氣體濃度、滲壓等）??的實(shí)時(shí)采集。由本地上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件將采集到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到ＲＴＵ，并??等待來自ＲＴＵ的控制命令。??第二部分為數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊是基于無線數(shù)據(jù)分組技術(shù)的遠(yuǎn)傳通??訊，即在本地監(jiān)測(cè)中心和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心之間建立ＧＰＲＳ無線通信連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)??的遠(yuǎn)程傳輸。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊的核心是ＲＴＵ。??第三部分為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，安裝在ＰＣ上的上位機(jī)軟件是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核??心部分。上位機(jī)軟件接收本地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，并顯示數(shù)據(jù)。工作人員可以??在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心內(nèi)實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的狀況，提高了效率。??

對(duì)各種類型的傳感器進(jìn)行解調(diào)，并最終將解調(diào)數(shù)據(jù)傳輸至本地計(jì)算機(jī)。??安裝在本地計(jì)算機(jī)上的監(jiān)測(cè)軟件是系統(tǒng)的第三部分，獲取來自解調(diào)儀的全光譜數(shù)??據(jù)和波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行解析和顯示。本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖３－１所示。??——??本地主機(jī)??１?＃關(guān)?１??｜?￣￣Ｉ?＾?「??？?－?？?＠?＠?＇＾）?－??光纖光柵?光纖光柵?光纖光冊(cè)??傳感器?傳感器?傳感器??圖３－１本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成??本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件組成主要有各類光纖光柵傳感器、光開關(guān)、光纖光柵靜??態(tài)和動(dòng)態(tài)解調(diào)儀，軟件部分就是木地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)軟件平臺(tái)。下面將詳細(xì)介紹??其設(shè)計(jì)方案和功能實(shí)現(xiàn)。??１７??

監(jiān)測(cè)；ＳＭ１３０解調(diào)儀的頻率可達(dá)１ｋＨｚ，可用于動(dòng)態(tài)高頻監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)實(shí)際使用過??程中可根據(jù)不同傳感器的監(jiān)測(cè)需求選擇不同的解調(diào)儀。本系統(tǒng)使用的解調(diào)儀外觀??如圖３－２所示：??ｉｈ｜??圖３－２光纖光柵傳感解調(diào)儀ＳＭ１２５?（左）ＳＭ１３０?（右）??ＳＭ１２５和ＳＭ１３０解調(diào)儀的具體指標(biāo)參數(shù)，如表３－１所示，可以滿足實(shí)際監(jiān)??測(cè)的使用蓋求。??表３－１光纖光柵解調(diào)儀技術(shù)指標(biāo)??指標(biāo)?ＳＭ１２５?ＳＭ１３０??通道數(shù)?４?￣??波長(zhǎng)范圍?１５１０?？１５９０ｎｍ?１５１（Ｔｌ５９０ｎｍ??穩(wěn)定性?１ｐｍ?２．５ｐｍ典型，５ｐｍ最大??動(dòng)態(tài)范圍?５０ｄＢ?２５ｄＢ??１９??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2864156