公司開發(fā)無線實時數據采集系統(tǒng)監(jiān)測印度橋梁的健康狀況

　　Real-Time Module, SCXI-1520, PXI-8422/2, PXI-8186, PXI-6225

The Challenge:

　　構建一個獨立的數據采集和傳輸系統(tǒng)，遠程監(jiān)控橋梁和民用建筑的健康狀況。采集來自安裝在這些建筑上的傳感器和儀器的數據，通過標準電話線、GSM或RF通信鏈路將數據傳輸至中央控制工作站，并實時顯示建筑的狀態(tài)。

The Solution:

　　使用應變片、NI LabVIEW軟件、LabVIEW Real-Time模塊，和NI SCXI/PXI硬件系統(tǒng)，開發(fā)一個遠程橋梁健康狀況監(jiān)控系統(tǒng)。

　　"挑戰(zhàn)來自于依照結構工程研究中心 （SERC） 的要求，為橋梁和民用建筑開發(fā)出通用的、靈活的健康狀況監(jiān)控系統(tǒng)。而通過 NI高性能硬件和用戶界面友好的軟件 LabVIEW的使用，相關難題都迎刃而解。"

　　位于印度清奈 （Chennai） 的結構工程研究中心 （SERC），是印度科學與工業(yè)研究委員會 （CSIR） 旗下的國家實驗室之一。SERC 中的實驗力學 （EML） 部門，對民用建筑的設計和分析，扮演了相當重要的角色。做為該部門正在研發(fā)的項目中的一部分，我們構建了一個實時監(jiān)測橋梁和民用建筑健康狀況的系統(tǒng)。該系統(tǒng)實時采集橋梁數據，并與遠程控制工作站進行無線通信。

　　我們成功開發(fā)出的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，保證了低成本、高性能的廣泛發(fā)布，并結合數據分析功能，對重要建筑的自然或人為損壞進行高效的監(jiān)控。

系統(tǒng)需求

　　系統(tǒng)必須實現如下高級功能：

　　現場獨立采集數據

　　傳輸數據至遠程中央控制工作站

　　提供主/從或主/主數據采集系統(tǒng)選項

　　提供多傳感器輸入和多數據通信接口設備

　　優(yōu)化數據

　　除此以外，我們還需要系統(tǒng)執(zhí)行以下功能：

　　采集壓力和電壓數據，并通過RS232接口與中央控制工作站通信

　　在正常情況下，以指定的速率采集數據;在緊急情況下，以最大速率采集數據

　　通過RF 信號、GSM 通信和公共交換電話網絡（PSTN） 進行數據傳輸

　　無需親自到測量地點，通過更改控制工作站的通信模式構建靈活的系統(tǒng)

　　當通信鏈路斷開時，自動進行重新連接

　　當發(fā)生通道數據超過限定值的緊急情況時，給指定工作人員的移動電話發(fā)送短信息警告

　　改變數據采集系統(tǒng)的記錄速率

　　識別緊急情況，并按照用戶預先設定的更高采樣率記錄來自儀器和傳感器的數據

　　中央遠程控制系統(tǒng)具有如下特性：

　　在線實時顯示來自現場數據采集系統(tǒng)的采集數據

　　由中央控制工作站按照用戶定義對現場數據采集系統(tǒng)的功能進行遠程變更

系統(tǒng)描述

　　我們使用LabVIEW、LabVIEW Real-Time軟件，和PXI硬件，搭建了這臺實時無線數據采集系統(tǒng)。我們使用 NI SCXI-1520 通用應變片模塊采集應變信號，使用NI PXI-6225 多功能數據采集模塊采集電壓信號，使用NI PXI-8422 /4串口模塊 采集其它信號。采集到的信號，通過 GSM/RF/PSTN 線路傳送至遠程控制工作站，以進行實時監(jiān)控。

　　PC中央控制臺通過無線網絡與兩臺遠程PXI系統(tǒng)通信。PXI系統(tǒng)通過程序在指定采樣率下采集來自傳感器的數據并保存。當緊急情況發(fā)生的時候，系統(tǒng)使用LabVIEW Real-Time自動切換至最高存儲速率。用戶可以指定任意的緊急情況，比如颶風、地震或建筑物的嚴重變形等。

　　系統(tǒng)使用LabVIEW Real-Time產生和傳輸短信息警告，并通過GSM、RF、PSTN向控制計算機傳送和顯示采集數據和分析結果。對于每個PXI系統(tǒng)，我們通過PXI-8422/4 RS232串口連接GSM和PSTN調制解調器，通過 NI PXI-8186 controller 上的RJ45端口連接RF的調制解調器，將數據從現場傳至遠程控制工作站。控制站比較來自兩個獨立PXI系統(tǒng)的不同橋梁之間的數據，并顯示報告。

系統(tǒng)功能

　　本數據采集系統(tǒng)被放置在便攜式面板中，可安裝在被監(jiān)控建筑的附近，我們可以在控制工作站在線看到來自建筑的數據，并且PXI系統(tǒng)記錄的數據通過無線網絡傳送至控制站進行分析。系統(tǒng)可以分析、處理和發(fā)送原始數據，同時在中央控制工作站監(jiān)控兩個不同的民用建筑，它提供了三種通信模式 （GSM,PSTN和RF），以方便用戶在需要的時候在三種模式之間進行切換。如果某些建筑比較大，或由很多橋梁傳感器構成，也可在同一個建筑中同時使用兩個PXI系統(tǒng)。

　　其中一個PXI 系統(tǒng)被配置為主系統(tǒng)，另一個被配置為從系統(tǒng)。系統(tǒng)采集來自其它指定民用建筑監(jiān)控儀器中的數據，并將它發(fā)送至控制工作站。當電源突然斷開時，系統(tǒng)會繼續(xù)斷電前的操作。除此以外，系統(tǒng)會保存多份數據記錄，每份記錄的數據速率不同，由不同的觸發(fā)信號激發(fā);同時系統(tǒng)也會保存所有的警告信息，并將用戶需要的警告以短信息的方式發(fā)送出去。

　　使用堅固耐用的NI PXI和SCXI硬件與LabVIEW軟件，我們開發(fā)出通用的、靈活的橋梁和民用建筑健康狀況監(jiān)控系統(tǒng)。使用更高的硬件采樣率和分辨率，該監(jiān)控系統(tǒng)可以提供精確的數據做橋梁故障分析。該系統(tǒng)還具有良好的擴展性能，以滿足當前和未來客戶的長期需求。它為印度提供了一個長效、高性能、低成本、可廣泛分布的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。