【摘要】：大型桥梁健康监测及其数据采集系统目前在桥梁的施工及其运营中是一个比较新的研究方向,其内容涵盖了桥梁结构设计分析和自控领域数据采集两大方面,根据桥梁监测系统的特点,通常采用分布式采集的方法。本文结合国内外的研究实例,针对国内大型桥梁健康监测系统近几年的蓬勃发展,力争系统地对分布式数据采集在桥梁健康监测的应用做一个较为全面的研究。 在总结了健康监测中常用的各种传感器输入输出以及采集要求的基础上,单独将这部分传感器数据转换设计为数据采集的前端模块。根据不同的桥梁结构和监测要求,主要设计了基于RS485和工业以太网两种总线的智能调理器设备,智能调理器用于将传感器的数据传送到总线上,以一定的协议和远程监测站通信,这种总线系统减少了施工的工程量,提高了数据的采集精度。文中详细分析了基于这两种智能调理器的数据采集系统设计,智能调理器及其相关设备的软硬件设计。最后一章还简要分析了健康监测中用到的其它数掘采集方案。目前这些设备已经在实际中得到良好的运用。 【关键词】：大型桥梁 健康监测 数据采集 RS485 工业以太网
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U447;TP274.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.096152
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 附表索引10-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 本研究课题的学术背景与实际意义12
• 1.2 大型桥梁健康监测及其数据采集的国内外研究动态12-14
• 1.2.1 国外研究动态13-14
• 1.2.2 国内研究动态14
• 1.3 本研究课题的来源14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 大型桥梁健康监测智能调理器的前端设计16-21
• 2.1 大型桥梁健康监测中常用的传感器介绍16
• 2.2 智能调理器模数转换部分的设计16-20
• 2.2.1 惠斯登电桥微弱mV信号17-19
• 2.2.2 电压和电流信号19
• 2.2.3 数字温度传感器19-20
• 2.3 总结20-21
• 第3章 基于 R5485总线的数据自动化采集系统21-38
• 3.1 R5485总线简单介绍21-22
• 3.2 基于R5485总线的数据自动化采集系统的设计22-26
• 3.2.1 总线结构网络配置23-24
• 3.2.2 总线匹配24
• 3.2.3 引出线24-25
• 3.2.3 R5485总线通讯线缆的选择25
• 3.2.4 R5485的接地问题25-26
• 3.3 485智能调理器的设计26-31
• 3.3.1 硬件电路的设计26-29
• 3.3.2 Modbus协议简单介绍29-30
• 3.3.3 软件流程图30-31
• 3.4 R5485中继器的设计31-32
• 3.5 前置机和上位机的设计32-35
• 3.6 485智能调理器手操器的设计35-36
• 3.7 R5485总线系统可能遇到的问题及其解决方案36-37
• 3.8 结论37-38
• 第4章 基于工业以太网的数据自动化采集系统38-72
• 4.1 工业以太网简单介绍38-40
• 4.2 基于工业以太网的数据自动化采集系统的设计40-41
• 4.2.1 网络配置41
• 4.2.2 总线供电技术41
• 4.3 以太网智能调理器的设计41-63
• 4.3.1 硬件电路的设计42-45
• 4.3.2 TCP/IP协议简单介绍45-48
• 4.3.3 以太网的物理帧及其数据的封装48-50
• 4.3.4 Modbus/TCP协议简单介绍50-53
• 4.3.5 ARP协议软件设计53-58
• 4.3.6 UDP协议软件设计58-61
• 4.3.7 以太网智能调理器 WEB服务器的设计61-63
• 4.4 工业以太网802.3af供电的设计63-70
• 4.4.1 802.3af以太网供电的标准63-67
• 4.4.2 硬件电路的设计67-70
• 4.5 上位机的设计70
• 4.6 以太网智能调理器手操器的设计70
• 4.7 结论70-72
• 第5章 大型桥梁健康监测使用到的其它数据采集方案72-79
• 5.1 大型桥梁施工控制中无线监测系统的设计72-78
• 5.1.1 无线监测系统的结构组成72-73
• 5.1.2 系统硬件的设计73-76
• 5.1.3 系统软件设计76-77
• 5.1.4 结束语77-78
• 5.2 结论78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-84
• 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)84