【摘要】：
桥梁是交通运输系统中的重要组成部分,确保桥梁结构的安全性就显得极其重要。目前,很多桥梁的检测工作主要还是定期的人工检测。但定期人工检测的局限性比较多:不及时、精度不高、检测不全面、工作强度大。利用现代通信技术,对桥梁结构进行实时监控和智能化评估以及必要养护,对分析桥梁使用的寿命是十分必要的。为桥梁养护、维修与管理决策提供科学的依据。在未来,桥梁健康
监测系统将成为大型桥梁安全保障体系的发展趋势。
桥梁健康
监测系统一般由数据
采集系统和结构健康状态的安全评估系统两个子系统组成,而其中的数据采集子系统是整个监测系统的基础。桥梁健康监测系统能否对桥梁结构的健康状态做出正确的评估,能否为桥梁管理和维修提供科学的依据,取决于数据
采集系统能否采集到准确的、可靠的、有代表性的、能如实反映结构状态的各种特征信息。
本文提出了一种桥梁数据采集分布式系统,可以很大程度上解决以往
桥梁监测存在的问题。本文首先分析了桥梁数据采集的研究背景及其意义,接着介绍了系统设计的整体方案,然后主要研究了基于CAN总线的桥梁数据采集分布式健康监测系统的具体实现。系统研究了分布式数据采集系统的组成,并重点对其硬件以及软件的实现进行了研究。
本文的主要内容是对系统的硬件与软件的实现进行了深入的研究。其中CAN数据采集节点的设计为本文的重点。基于分布式系统对硬件要求不高的特点,选用了兼容性较好的AT89C52作为主控制芯片。其中的CAN控制器采用常用的飞利浦公司的SJA1000,CAN驱动器采用PCA82C250芯片,A/D转换芯片采用TLC2543,使用了光耦隔离电路对信号进行隔离。软件方面完成了CAN总线的初始化、报文的发送与接收等方面的设计。文章还涉及到了上位机适配卡的硬件以及软件的设计。适配卡采用了性能好、传输速率快的PCI总线协议。
桥梁数据采集分布式系统将现代工业总线和桥梁健康监测有机的集合在一起,是本文的一个亮点。本系统具有很强的实用性,除了可以应用于桥梁数据采集外,对于其他环境比较复杂的工业现场具有一定参考价值。
【关键词】：桥梁数据采集 分布式系统 CAN总线 适配卡 【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP274.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.106891
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 第1章 绪论9-15
- 1.1 本课题的研究背景及意义9-10
- 1.2 桥梁监测及数据采集的国内外研究动态10-12
- 1.2.1 国外研究动态10-11
- 1.2.2 国内研究动态11-12
- 1.3 数据采集分布式系统12-13
- 1.4 本文研究的主要内容13-15
- 第2章 系统整体方案15-20
- 2.1 传感器子系统15-16
- 2.2 数据采集子系统16-17
- 2.3 数据采集系统设计内容和原则17-18
- 2.4 综合管理子系统18-19
- 2.5 通信子系统19-20
- 第3章 数据采集系统硬件设计20-40
- 3.1 数据采集节点硬件设计20-33
- 3.1.1 传感器及前置调理电路21-23
- 3.1.2 MCU的选择23-25
- 3.1.3 A/D转换电路的设计25-28
- 3.1.4 CAN总线通信电路设计28-33
- 3.2 CAN适配卡的硬件设计33-40
- 3.2.1 PCI控制芯片的选择34-35
- 3.2.2 双口RAMIDT7132135-36
- 3.2.3 串行EEPROM93CS4636-38
- 3.2.4 适配卡上的单片机电路38-40
- 第4章 数据采集系统软件设计40-52
- 4.1 CAN节点主程序设计40-46
- 4.1.1 CAN控制器初始化程序设计41-42
- 4.1.2 报文发送和接收程序设计42-44
- 4.1.3 总线仲裁44-45
- 4.1.4 大数据包传送45-46
- 4.2 CAN适配卡软件设计46-52
- 4.2.1 应用接口(API)函数48-49
- 4.2.2 WDM驱动程序的设计49-50
- 4.2.3 适配卡上单片机程序设计50-52
- 第5章 总结与展望52-54
- 5.1 全文总结52
- 5.2 今后工作展望52-54
- 参考文献54-57
- 致谢57-58
- 攻读学位期间发表的论文58
