【摘要】：大型桥梁的建设和维护是一个国家基础设施建设的重要组成部分,桥梁长期健康监测,通过对桥梁关键控制截面的应力、变形等参数以及结构动力特性参数的测试,分析和评估桥梁结构的安全可靠性,及时发现问题并适时地维修保养以延长桥梁的使用寿命。大型桥梁工程具有投资大、设计周期长、周边环境恶劣,易受大气、温度、湿度及天气的影响而发生劣化以及长期承受动荷载等特点,因此对桥梁结构进行长期在线健康监测成为研究的重点。 本文针对桥梁监测的现状,根据光纤光栅传感原理提出利用光纤光栅传感器实时、长期、精确的特点,来完成手工检测方法不好解决的问题,并用光纤光栅温度传感器、光纤光栅应力传感器和光纤光栅位移传感器等传感器来研究桥梁长期健康监测系统,并成功地应用于武汉某长江大桥斜拉桥长期健康监测中。 本文主要研究桥梁健康监测中的人机交互系统,包括桥梁健康监测硬件系统构成,桥梁健康监测软件系统构成,最后介绍了桥梁健康监测数字化管养系统中人机交互界面。文章中重点对桥梁健康监测系统的数据采集子系统部分的人机交互系统的硬件部分,软件部分,界面设计进行了详细分析。 本文的主要工作为: (1)探讨了光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅温度传感器等光纤光栅传感器的工作原理。 (2)分析研究了基于光纤光栅传感器的桥梁健康监测系统。利用光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅温度传感器等组成光纤光栅传感桥梁健康监测系统,解决传统的电测手段不好解决的长期稳定监测等问题。 (3)根据桥梁健康监测数据采集系统,进行桥梁长期健康监测系统数字化管养硬件平台与软件平台的开发,以及利用面向对象可视化编程方法进行人机交互系统设计,并使其在桥梁健康监测软件开发中得到广泛、有效的使用。 【关键词】：光纤光栅传感器 桥梁健康监测 桥梁健康监测数据采集 人机交互系统
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP274.4
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.060511
【目录】：

• 第一章 绪论8-14
• 1.1 本课题的研究背景8-9
• 1.2 桥梁健康监测的目的及意义9-10
• 1.3 桥梁健康监测在国内外的应用现状10-13
• 1.3.1 桥梁健康监测国内技术概况10-11
• 1.3.2 桥梁健康监测国外技术概况11-13
• 1.4 本课题所要完成的主要工作13-14
• 第二章 光纤光栅传感器14-25
• 2.1 光纤光栅传感器的特点14-15
• 2.2 光纤光栅传感器的应用现状与未来展望15-16
• 2.3 光纤布拉格光栅的结构研究16-17
• 2.4 光纤光栅的传感特性研究17-21
• 2.2.1 光纤光栅的温度特性18-19
• 2.2.2 光纤光栅的轴向应力特性19-20
• 2.2.3 光纤光栅的横向应力特性20-21
• 2.5 光纤光栅传感器在桥梁长期健康监测系统中的应用研究21-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 桥梁长期健康监测系统25-33
• 3.1 桥梁长期健康监测系统设计原则25-26
• 3.2 桥梁长期健康监测系统监测内容26-29
• 3.3 传感器的布设设计29-30
• 3.4 桥梁长期健康监测系统监测系统软件及功能30-32
• 3.6 本章小结32-33
• 第四章 桥梁长期健康监测人机交互系统的研究33-66
• 4.1 人机交互系统硬件设计33-37
• 4.1.1 武汉某长江大桥监测系统监测内容概况33-34
• 4.1.2 武汉某长江大桥数字化管养系统框图34-35
• 4.1.3 武汉某长江大桥健康监测系统硬件设计概况35-37
• 4.1.4 武汉某长江大桥健康监测与安全评估系统远程管理数据系统框图37
• 4.2 人机交互系统软件设计37-53
• 4.2.1 软件开发平台的选择37-38
• 4.2.2 面向对象设计原则38-39
• 4.2.3 软件开发的关键技术39-42
• 4.2.3.1 VB数据库编程39-40
• 4.2.3.2 VB串行通信编程40-41
• 4.2.3.3 VB网络通信编程41-42
• 4.2.4 软件主要功能的程序设计42-53
• 4.2.4.1 传感器数据采集系统功能分析42-47
• 4.2.4.2 数据采集系统数据库设计与实现47-53
• 4.3 人机交互系统界面设计53-65
• 4.3.1 人机交互系统概述53-61
• 4.3.1.1 人机交互的重要性53
• 4.3.1.2 人机交互的三元素53-55
• 4.3.1.3 交互设计的内容55-56
• 4.3.1.4 交互设计的目标56-57
• 4.3.1.5 人机界面的风格57-59
• 4.3.1.6 人机界面设计中的重要问题59-60
• 4.3.1.7 人机界面设计方法60-61
• 4.3.2 软件系统的主要界面61-65
• 4.4 本章小节65-66
• 第五章 全文总结和今后工作展望66-68
• 5.1 全文总结66-67
• 5.2 今后工作展望67-68
• 参考文献68-71
• 硕士在学期间发表论文71-72
• 致谢72