介紹：

大橋健康監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，監(jiān)控系統(tǒng)包含多臺基于cRIO的數(shù)據(jù)采集終端，它們分布在大橋的不同位置。數(shù)據(jù)采集終端的主要任務(wù)是按照控制終端的要求，在各類傳感器的配合下采集大橋的各類環(huán)境數(shù)據(jù)、靜/ 動態(tài)響應等信號，進而將這些信號數(shù)據(jù)一方面實時傳送到監(jiān)視終端；另一方面按指定的策略將部分信號數(shù)據(jù)以文件的形式存儲在本地，以供數(shù)據(jù)存儲終端下載并利用數(shù)據(jù)庫來統(tǒng)一管理信號數(shù)據(jù)。運行于各數(shù)據(jù)采集終端應用軟件基于LabVIEW、LabVIEW RT 和LabVIEW FPGA 構(gòu)建，具有統(tǒng)一的軟件架構(gòu)。其難點在于不同類型信號采集任務(wù)的模塊化與規(guī)范化，多機箱間精確的同步采集，以及復雜的數(shù)據(jù)存儲機制的實現(xiàn)。

系統(tǒng)硬件組成：

不同數(shù)據(jù)采集終端的具體硬件配置都不一樣，但是硬件模塊類型一致。除了機箱cRIO-9104 和嵌入式控制器cRIO-9004 外，每個采集終端都配有cRIO-9401 和cRIO-9215，在GPS 接收機的支持下，對大橋的振動信號進行GPS精確同步采集；cRIO-9215和cRIO-9203對大橋的慢變或靜態(tài)電壓、電流信號進行采集；配有ENET-485/4 對部分傳感器和調(diào)理器的串口輸出信號進行采集；同時cRIO-9401對部分數(shù)字脈沖信號（如雨量計輸出信號）進行采集和計數(shù)。

ni.com/cms/images/casestudies/velqwcxt6595.gif" width="207" />

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)：

采集終端統(tǒng)一的系統(tǒng)軟件架構(gòu)可以使上位機能通過一致的接口與其交互命令、狀態(tài)與數(shù)據(jù)，方便用戶的使用；也可以極大地提高代碼的重用性，使所有終端使用同一套代碼（不同的終端僅在FPGA 程序和配置文件信息上有所區(qū)別），方便開發(fā)人員維護代碼。采集終端系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖 1 大橋健康監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖 2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

結(jié)論：

大橋健康監(jiān)控系統(tǒng)要監(jiān)測大橋大量不同類型的信號，對于振動信號還需要精確的同步采集。這不僅要求采集終端有很好的開放性和靈活性以集成不同種類的數(shù)據(jù)采集模塊對不同類型的信號進行統(tǒng)一的采集，而且要求采集終端提供高性能的時鐘和觸發(fā)同步功能。同時，惡劣的海洋環(huán)境及橋面路況影響對采集終端的健壯性也提出了很高的要求。可以毫不夸張地說，NI 的cRIO 平臺是構(gòu)建該采集終端的最佳解決方案。另外，LabVIEW強大的數(shù)據(jù)采集和信號處理功能極大地節(jié)省了采集終端系統(tǒng)軟件的開發(fā)時間，在LabVIEW RT 和LabVIEW FPGA模塊的配合下使得采集終端能夠?qū)崟r高質(zhì)量地完成數(shù)據(jù)采集、信號處理、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)存儲的工作，為整個大橋?qū)⒖当O(jiān)控系統(tǒng)提供靈活、強大的底層數(shù)據(jù)支持。該數(shù)據(jù)采集終端的實現(xiàn)和具體應用將是cRIO 平臺在國內(nèi)大橋健康監(jiān)測領(lǐng)域的首次成功案例，對于該領(lǐng)域及其它相關(guān)領(lǐng)域的類似應用具有很強的示范性和參考價值。