基于以太網的橋梁健康監測系統的軟件設計
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2 基于以太網的橋梁健康監測系統的軟件設計
2．1 軟件設計需求分析
現場監測儀將采集到的信號通過以太網傳送到上位機PC，在PC機上實時顯示、保存、分析采集數據信息，既能夠充分利用了DSP在現場高速采集處理數據的能力，又能夠充分利用了上位PC機在繪制圖像和保存數據方面的優勢。因此，一個完整的橋梁健康監測系統在中央監控部分應該完成以下幾個功能：
(1)每臺監測儀IP地址、MAC地址、Port端口等網絡地址信息、運行模式以及系統采樣時間的設定；
(2)監測儀8個通道的采樣頻率、放大倍數、采樣保存時間的設定以及每個通道對應傳感器類型的選擇；
(3)動態實時顯示數據曲線。數據的顯示可以以原始數據和FFT兩種格式，并且可以調整采樣時間設定一幀采集的數據量的大小；
(4)八個通道數據采集數據的長度、采集的時間能夠同步實時顯示在中央控制機上；
(5)越限報警。當采集到的數據出現異常，超出正常的數據范圍的時候，能夠向中央控制單元報警，便于工作人員及時查找出現的故障和損傷；
(6)能夠對采集到的數據進行實時分析。
2．2 軟件系統整體設計和流程
軟件設計核心部分主要有兩個，一個是中央控制單元向監測儀發送命令參數，另一個是中央控制單元接收監測儀發送回來的采集數據信息。PC機接收到采集的數據信息后，還需要根據系統要求繪制出數據曲線圖，便于對采集到的數據進行分析，同時為了歷史數據信息的查閱，還必須將采集到的數據保存到Excel文件，其流程圖如圖2所示。根據軟件設計的整體設計和流程，采用了四個線程：
線程1：UINT SendCMDToDSP(LPVOID IParam)，完成向DSP發送在主程序設定的命令參數；
線程2：UINT、RecieveData(LPVOID IParam)，完成接收采集的數據信息；
線程3：UINT DrawCurve(LPVOID IParam)，將采集到的數據繪制成曲線圖像；
線程4：UINT StoreToExcel(LPVOID IParam)，將采集到的數據保存到Excel文件，便于查閱分析歷史數據。
其中，由于PC是被動接收監測儀采集的數據，為了保證在接收數據時沒有數據丟失，要把RecieveData線程的優先級設為最高。
Windows本身采用的是消息驅動機制，當一個線程發出一條消息時，操作系統首先接收到該消息，然后把該消息轉發給目標線程。所以可以自定義消息，然后通過操作系統來實現一個線程向另一個線程發送消息。本文引用地址：http://www.104case.com/article/195686.htm
首先SendCMDToDSP線程發送參數命令給監測儀主板核心器件DSP，DSP收到參數命令后，按參數命令的要求向PC發送數據，RecieveData線程監聽到DSP開始發送采集數據后，開始接收數據。由于Recie-veData線程優先級別高于SendCMDToDSP線程，所以當接收數據時發送命令參數，SendCMDToDSP線程則需要等待RecieveData線程接收完數據才能開始發送命令參數，這樣就不會造成命令參數的覆蓋。在PC機內存區域開辟一塊緩沖區用于接收數據，RecieveData開始接收數據，當內存緩沖區滿的時候，RecieveData線程PostThreadMessage一個消息給DrawCurve線程，將緩沖區指針和大小作為消息參數傳遞過去，然后釋放緩沖區，再等待接收數據；DrawCurve線程接收到消息后，分配另一塊內存保存數據，繪完采集數據的曲線圖像后，DrawCurve線程PostThreadMessage一個消息給StoreToExcel線程，將新的內存指針和大小作為消息參數傳遞過去，然后把數據緩沖區釋放，再繼續等待消息；StoreToExcel線程獲取消息后，同樣分配另一塊內存保存數據，將采集的數據保存到Excel文件，然后把緩沖區釋放，再繼續等待消息。
2．3 以太網通信模塊設計
PC與DSP的數據通信采用的是以太網通信，上位PC機向DSP發送設定好的命令參數，DSP則按照接收到的命令參數采集數據，然后向PC機發送采集到的數據。以太網通信部分采用的是套接口Socket編程，套接口Socket提供了許多函數，利用這些函數，程序員就可以實現DSP和上位PC機的以太網通信。
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