基于CompactRIO的大型橋梁結構安全監測系統研究
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圖7 采集站狀態及控制模塊界面
3.數據實時展示與預警軟件界面
承臺地震動監測項目實時顯示、預警軟件子模塊界面如圖8。除了上述各個預警軟件子模塊共有的操作按鈕和顯示控件外，該模塊還有從數據處理與控制服務器傳過來的1秒鐘數據包波形圖、安裝截面位置示意圖、預警燈和信息，以及當前1秒鐘加速度時程曲線和自功率譜曲線圖。
圖8地震動監測模塊
偏位監測項目實時顯示、預警軟件子模塊界面如圖9。除了各個預警軟件子模塊共有的操作按鈕和顯示控件外，該模塊還有從數據處理與控制服務器傳過來的1秒鐘數據包波形圖、安裝截面位置示意圖、預警燈和信息，以及當前縱橫橋向當前的偏位情況實時顯示。
圖9 偏位子模塊界面
4. 現場成果
安裝在現場的工作站一共有三個，主要完成就進傳感器的數據收集、整理與傳輸。CRIO采集模塊首先對安裝在大橋上的各種類型傳感器的信號完成必要的預調理后按一定的采樣頻率進行模數轉換（A/D），同時在數據采集站計算機上保存，最后各種類型的傳感器的模擬或數字信號經預處理、采集后從現場的數據采集站通過工業以太網有線傳送至位于管理監控中心的數據處理與控制計算機上。具體安裝如圖10所示。
圖10 現場工作站實拍圖片
五．結論
從技術角度去講，NI CompactRIO系統和LabVIEW開發環境無縫連接使用戶輕松的通過圖形化開發環境訪問底層硬件，快速建立嵌入式系統控制和數據采集應用，大大降低了系統開發、 生產的技術風險。LabVIEW 強大的數據采集和信號處理功能極大地節省了采集終端軟件的開發時間，在LabVIEW RT和LabVIEW FPGA模塊的配合下使得采集終端能夠實時高質量地完成數據采集、信號處理、數據傳送和數據存儲的工作，為整個大橋結構安全監測系統提供靈活、強大的底層數據支持。
同時，惡劣的海洋環境及橋面路況影響，對NI CompactRIO系統的環境適應性也提出了很高的要求。事實證明，NI CompactRIO系統設計精巧而堅固，滿足苛刻的工業級指標，完全適用于對可靠性有嚴格要求的復雜惡劣海洋環境中應用。
在國內首次將LabVIEW和NI的分布式數據采集設備cRIO系列引入到橋梁結構安全監測和結構分析中去，結合先進的數據處理和信號分析技術，為大跨徑特大型橋梁綜合監測系統有關數據采集傳輸預處理與控制的建立提供了一套完備而系統的方案，在橋梁健康監測的若干問題研究中取得的一些創新性成果，對橋梁綜合監測系統的發展有著重要的意義。
NI的分布式數據采集設備cRIO系列在廈門集美大橋結構安全監測系統中的實際應用是cRIO平臺在國內結構安全監測領域的首次成功案例，截至目前運行正常，工作穩定，得到業內的一致好評。事實證明，NI cRIO平臺是構建該采集終端的理想解決方案之一，對接下來的耗資700億港珠澳大橋系統實施具有很強的示范性和參考價值。
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