基于以太網的橋梁健康監測系統的軟件設計

近年來，隨著橋梁安全事故的不斷增多，橋梁健康監測技術逐漸成為學術界、工程界的一個研究熱點，與此同時，也開發出了許多用于橋梁健康監測的系統軟件。目前橋梁健康監測系統軟件開發主要有兩種方式，一種是利用高級語言編程工具，主要有VB，VC，Delphi；另一種是利用專業化的圖形化編程語言Lab-VIEW。利用高級語言編程，不受開發工具的限制，可以根據開發者自身的設計開發出比較友好美觀的界面程序，但是對軟件人員的要求較高；利用LabVIEW進行二次開發，雖然能夠在短時間內開發出比較實用的軟件，但是軟件開發容易受限于開發工具。這兩種開發方式各有利弊，應根據實際情況選擇使用。本文軟件編程采用的是面向對象的可視化編程語言VC++6．0，充分利用VC++自帶的MFC類庫，開發出了界面友好美觀的橋梁健康監測系統軟件。

1 基于以太網的橋梁健康監測系統概述
橋梁健康監測技術是在橋梁體的關鍵部位安裝一些傳感器件，實時在線監測這些監測點所采集的結構參數在橋梁運營過程中的變化，通過對這些結構參數的分析和處理，綜合評定橋梁的安全服役狀況。因此，橋梁健康監測系統基本應該包含以下功能：
(1)各種傳感器信號的采集和處理；
(2)將采集到的數據變送至上位機控制單元；
(3)上位機實時信號的監控、分析和處理；
(4)歷史數據的保存和查閱。
隨著通信技術的發展，網絡技術也正逐步應用在國內外許多大型橋梁監測系統中。將監測儀通過以太網連接到中央控制機，可以實現采集數據的遠程傳輸和共享，從而在監控中心就可以對橋梁各項結構參數的實時在線監測。
基于以太網的橋梁健康監測系統的框架結構如圖1所示。其中，監測儀主要完成數據的采集和變送，由于橋梁監測系統采集和處理的數據量非常大，實時性要求非常高，以單片機實現的嵌入式系統難以滿足要求，本次設計的監測儀主板的設計充分利用了DSP的強大數據處理能力和FPGA的時序邏輯功能，因此，可以滿足大數據量、實時監測的系統需求。

中央控制機實時顯示當前監測的各項性能指標，同時能夠自行分析橋梁是否處在安全服役狀態，當出現突發情況下橋梁的損傷、安全性能下降的情況下能提示安全警報，避免發生重大的惡習安全事故。