為基于CompactRIO的大型橋梁結構安全監測系統研究

　　對于靜態數據需要進行活載及風振的過濾，經過過濾后的靜態參數將僅包含溫度對結構的影響，這種過濾一般可以采用低通濾波的方式，實現的時候可以采用幅值域分析的方式。對于動態參數則應考慮所需要測試的頻率范圍進行帶通濾波。

　　圖5 數據處理與控制軟件流程圖

　　2) 數據存儲

　　a) 數據存儲引擎將指定的數據按照時間標簽存入數據文件。

　　每個數據包中包含一個測點(對應一個數據采通道)一段時間(定為1秒)連續采集數據的內容。數據文件的文件名包括以下信息：采樣數據開始時間(小時-分-秒)、數據存儲模式(數據觸發說明)、采樣率、數據點數、數據最大值、最小值、均值、方差。文件內容包括各點采樣數據。

　　b) 數據文件的存儲策略根據數據存儲模式的不同而異，具體如下：

　　間斷存儲時，每個通道每段連續的信號數據保存為一個文件;觸發存儲時，被觸發的每個通道每段連續的信號數據保存為一個文件;人工連續存儲時，如果某通道要保存的連續數據很大，根據數據文件的大小，可以每10分鐘自動更換一個文件保存;根據硬盤空間的大小，自動刪除部分(一周)以前的數據文件。

　　四.軟件實現與現場成果

　　1. 系統軟件結構

　　軟件系統主要分為兩個部分：

　　1) 數據采集軟件(下位機FPGA部分)

　　作為基于LabVIEW的RT實時系統的FPGA下位機程序，能夠實時進行大量數據的采集與存儲和控制任務，主要實現加速度、風、溫度等信號的采樣與降采樣和振動特征值計算、GPS對時、定時存儲、采集通道設定等功能。該部分程序燒寫在FPGA硬件模塊上，由FPGA硬件進行實現，經過一系列的轉換，最終被編譯為比特流文件，并下載到FPGA模塊上運行。多個采集站采用統一軟件架構，實現采集任務的模塊化和規范化，多機箱間的精確的同步采集，同時實現數據的本地存儲。。

　　2) 數據處理與控制軟件(上位機部分)

　　數據傳輸、處理與控制軟件是基于LabVIEW8.2平臺開發的，數據處理與控制工作站軟件平臺是基于LabVIEW8.2平臺下的狀態機機制，通過TCP協議實時接收下位機的原始數據與設備工作站的工作狀態，按照指定報文格式進行數據的接收解譯與命令的發送。同時，使用LabVIEW自帶的信號分析、數字濾波和統計分析等子VI，完成結構狀態的特征參數提取工作。數據首先采用自定義結構體包裝，通過queue隊列形式完成各VI之間的數據交互，隊列的先進先出機制有效的解決的數據完整性和穩定性。

　　3) 電力監控部分軟件

　　軟件平臺采用可視性強、界面豐富的NI LabVIEW平臺和數據分析技術，采用標準的數據接口。電力監測軟件為用戶提供一個可視化的監測界面，讓用戶直觀、方便、快捷地了解現場傳感器、UPS、磁彈儀、采集器的運行狀態，并根據數據分析的結果進行運行狀態的調整和負荷的控制。用戶通過查詢歷史數據庫，可以調出電力設備的歷史運行狀態曲線，并完成上位機對應的數據管理功能。界面如圖6所示。

圖6 采集站電力監控界面

                                                            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。