数据采集与传输：实现数据快速传输的子系统

数据采集与传输子系统对各类传感器的监测数据进行采集,并将采集信号通过网络传输至监测中心。 在桥梁运营阶段,无线网络数据传输方式的条件已经具备,系统采用分布式数据采集与无线网络数据传输方式来组建桥梁健康监测系统的数据采集与传输网络。 将监测桥梁整个监测区域划分成若干个子区域,每个子区域内分别布置一个数据采集单元,用于采集该子区域内所有传感器的信号,传感器与数据采集单元之间通过专用线缆连接。 信号进入数据采集单元之后,通过无线数据传输网络传送至监测中心的数据处理与管理服务器,系统整体架构如图14.4 所示。

图14.4　数据采集与传输子系统架构图

数据采集与传输子系统还包括外场供配电系统及防雷系统,以保护系统的安全稳定。 外场供配电系统需根据桥梁现场的实际情况采用市电或太阳能供电的方式,为现场采集设备提供24 h 不间断供电。 防雷系统用于保护桥梁上各类监测设备不受雷电损害或使雷击损害降低到最低程度。

1)数据采集功能设计

数据采集模块以及网络采集仪完成环境参数以及桥梁动静态响应数据的采集、存储与格式转换,将传感器输出的电、光信号转换成可供计算机识别和易于远程传输的数据格式,并根据系统数据分析和软件设计的要求,将监测数据进行存储、数据预处理等处理,供数据传输系统进行数据的调用和操作。

(1)数据采集方式及设备要求

数据采集方式根据桥梁的空间尺寸、测点数量和布置以及传感器类型等进行设计,满足下列要求:

①测点之间的距离远且分散,数据采集方式宜选择分布式;(https://www.xing528.com)

②测点相距较近且分布较集中,宜采用集中式数据采集方式或分布式与集中式相结合的数据采集方式。

(2)数据采集方案

数据采集系统根据监测内容、监测要求以及系统对数据采集、传输、处理和管理的能力确定,并符合以下规定:

①温度、静态位移宜定时采样;

②根据环境要素、结构响应特点和监测具体要求,用户可以自己设置采样方式,包括定时采样、触发采样以及二者混合采样。 混合采样一般按照监测变量是否超过阈值设定,未超过阈值定时采样,超过阈值触发采样。

(3)数据采样频率

根据监测要求和功能要求来设定数据采样频率。

2)数据传输

数据传输应确保系统各个模块成为一个有机的整体,模块之间无缝连接,监测指令和数据在系统各个模块之间高效可靠传输。