軟件在橋梁健康監測係統中處於較為核心的地位。從時間角度,橋梁(liáng)健康監測係統軟件架構(gòu)有一(yī)個從(cóng)分散化到集(jí)成化,然後又到分布化發(fā)展過程;從橋梁規模上(shàng),從單橋監測係統到多橋監測係統然後到目前大規(guī)模橋梁集群監測係統的技術升級迭代過程;從工程實施上,有軟件和硬件安裝分別發(fā)包,有按橋梁打包發包,還有數據軟件(jiàn)單獨一家承擔(dān)其他均分散發包的不同工作模式。如此,從設計角度,須基於現有的軟件開發基(jī)礎和條件,針對不同規模的橋梁監測和項目實施模式,對軟件架構(gòu)進行具體(tǐ)設計,以能夠支撐所在項目的橋(qiáo)梁監測係統的實施和長期運維(wéi)及數據分析。
(1)傳感器子係(xì)統
根據橋梁(liáng)健康監測係統設(shè)計中不同的監測參數選擇對應的傳感器,傳感器子(zǐ)係(xì)統中不包括軟(ruǎn)件,在設(shè)計中往往(wǎng)需要繪製傳(chuán)感器布點圖,通(tōng)過布點(diǎn)圖能夠審查布點位置和數量的合理性,同時能(néng)夠精準統計傳感器(qì)數量(liàng)和型號。
(2)數據采集與控製子係統
數據(jù)采集能夠把傳感器獲取的沒有任何物理意義的模擬信號(電壓、電流和光信號(hào)等)轉換成數字化信號(hào),同時信號(hào)轉變成有物理意義的數據,如應變,振動等。不同傳感器應用不同的采集設備進行數據采集,這部分需要設計傳感器與采集(jí)設備之間(jiān)的拓撲關係。對采集行為的控製,包括診斷,采集頻率調整,時鍾同步性設(shè)計等也通過采集設備來實現。數(shù)據采集與控製子係統(tǒng)包括硬件,也包括采集與控製和診斷等軟件。
根據橋梁(liáng)空間位置,在橋梁上(shàng)布設多個采集站,每個采集站可包含不同類型不同數量采集(jí)設備,同時配備共用的配電、數據匯線(xiàn)和往(wǎng)遠端傳輸的交換機等(děng)。采集站隻是具有(yǒu)不同采集設備在一(yī)個地點的位置意義,不能作為獨立的子係統(tǒng)來看待。有的傳感器是無線傳感器,無線傳感器往往是(shì)把數字量向外傳輸。此(cǐ)類傳感器內部集(jí)成了數據采集模塊和無線發射(shè)模塊,從係統結構上仍然與上述(shù)監測係統結構(gòu)劃分(fèn)相符(fú)合(hé)。
(3)數據傳(chuán)輸子係統(tǒng)
數據傳輸子係統包括各(gè)種數據傳輸線路和(hé)相關的交換機(jī)等設備。傳輸網絡包括幾種:①從傳感器到DAU傳(chuán)輸網絡,暫且稱呼為局部傳輸網(wǎng)絡;②從DAU到橋梁交換機的傳輸網絡,暫且稱為二級傳(chuán)輸網絡;③從橋頭交換機到(dào)監控中心交換機的傳輸網絡,暫且稱為“骨幹傳輸網絡”;④監(jiān)控中心的布線(xiàn)等。
隨著通信技術(shù)的發展,之前從橋位到監控中心往往使用光纖,目(mù)前來看可以采用無線傳輸網絡,比如4G網絡。以往從DAU到橋頭交換機也采用光(guāng)纖傳輸,目前甚至可以直接從DAU將數據傳輸到監控中心,甚至直接上傳到雲端。
(4)數據(jù)處理與管理子(zǐ)係統
橋梁結構健康監測(cè)係統建設目的是獲取數據,對數(shù)據進行處理,為橋梁安全評估和養護提供支持。數(shù)據處理包括兩個層麵,第一層麵是計算機能夠自動實現的,這部分工作劃分在數據處理與管理子係統,第二層麵是需要專業知識和專(zhuān)業軟件(jiàn),需要專業人士通過人機交互(hù)才(cái)能完成的,劃分在(zài)結構健康評估子係統中。數據處理與管理子係統主要(yào)包括:能夠自動實現的數(shù)據處理,如最(zuì)大值統計,頻譜變換,雨流統計(jì),軸載統計等等。數據顯示與展示。數據庫,包括自建數據庫還是把數據傳到(dào)雲端進行管理。數據共享等策略和管理等。
(5)結構健康評估係統
結構(gòu)評估係統不單單指橋梁承載能力(lì)評估,凡是需要知識模型,需要人工進行分析的計算統稱為(wéi)橋梁評估係統的應有功能。比如基於加速度數據的結構模態識別分析、結構損傷識別分析、汽車荷(hé)載模型統計分析、風荷載(zǎi)統計(jì)分析以及橋梁承載能力評估等,這些評估(gū)分析往往需要購買或者開發相應的專業軟件(jiàn)。
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