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应用NI技术快速构建土木工程在线监测系统解决方案
2005征文竞赛优秀奖文章
作者:李涛

职务:软件工程师
单位:清华大学深圳研究生院

应用:
研究开发

挑战:
将众多采集设备集成到一个开放平台下,统一进行数据采集,并需要有一便捷的工具来快速地构建信号计算处理模型。在室外无人执守的条件下,要保证系统能长期稳定运行,并需要具备一定的故障自恢复能力。同时整个系统要具备很好的灵活性以及软硬件的兼容性,传统的土木工程安全监测解决方案大多是定制的方案,不利于系统本身的扩展也不利于整个方案推广到其它类似的系统上。

解决方案:
应用NI的Compact FieldPoint、PXI硬件,以LabVIEW为软件平台,开发一套桥梁监测系统, 对深圳大学城内某在役桥梁进行了实时的安全监测。这样一套以虚拟仪器技术为核心的方案具有很好的扩展性和移植性,同时NI公司软硬件的无缝集成更为整个系统的开发提供了很大便利,并且运行实时操作系统的平台提高了系统的实时性和稳定性。

使用的产品:

  • cFP-2020 Compact FieldPoint控制器模块
  • cFP-AI-110 Compact FieldPoint模拟输入模块
  • cFP-TC-120 Compact FieldPoint热电偶输入模块
  • cFP-SG-140 Compact FieldPoint应变片输入模块
  • PXI-1052 PXI与SCXI复合机箱
  • PXI-8186 PXI控制器
  • PXI-6220 M系列多功能数据采集板卡
  • SCXI-1520 应变片调理模块
  • SCXI-1530 加速度输入调理模块
  • LabVIEW7.1 图形化集成开发环境

简介
土木工程监测具有监测点多、分布广、环境影响因素复杂等特点。应用NI的Compact FieldPoint系列分布式测控模块实现对应变、温度等静态参数的精确测量,具体来说,本系统中使用了AI-110、TC-120、SG-140分别对钢筋锈蚀传感器、热电偶、混凝土应变的信号进行采集。而对于振弦式传感器读数仪与光纤光栅解调仪,可以通过cFP-2020主控模块提供的RS232/485接口,代替PC机来控制;应用PXI模块化采集硬件实现对振动、加速度等动态参数测量,具体设计上,采用NI PXI-1052 PXI/SCXI组合机箱,将PXI-8186控制器、PXI-6220采集卡、SCXI-1520、SCXI-1530信号调理模块集中到一个机箱里,组成一个基于Windows的测量平台。并应用LabVIEW信号分析处理工具对采集信号进行计算处理,作为评估结构安全的依据。

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