本發(fā)明涉及一種分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其多采樣速率實(shí)現(xiàn)方法，涉及對(duì)大型結(jié)構(gòu)安全狀況的全天候監(jiān)測(cè)，具體涉及監(jiān)測(cè)振動(dòng)、溫度、應(yīng)變、電流等多種工程量。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，很多大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)得以興建，如大型橋梁、體育賽事場(chǎng)館、超高層建筑、大型水利工程等，它們的使用壽命長(zhǎng)達(dá)幾十年甚至上百年，惡劣的環(huán)境侵蝕、材料的逐步老化以及荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)、疲勞與突變等災(zāi)害因素的耦合作用將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，極端情況下甚至可能引發(fā)災(zāi)難性事故。

為了保障結(jié)構(gòu)的安全可靠，許多在建重大工程和基礎(chǔ)設(shè)施需要采用有效的手段監(jiān)測(cè)和評(píng)定其安全狀況。由于大型工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，有著各種各樣的動(dòng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用統(tǒng)一采樣頻率，因其統(tǒng)一采樣及獲取數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)便在上層服務(wù)器中進(jìn)行剔除，盡管不影響使用，但是當(dāng)系統(tǒng)中靜態(tài)測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，由于大量冗余的數(shù)據(jù)占用了傳輸總線帶寬，總測(cè)點(diǎn)數(shù)將被限制。目前已有的所謂多采樣速率方案，主要是通過(guò)軟件進(jìn)行抽點(diǎn)處理，在采樣速率方面有一定的限制關(guān)系，無(wú)法做到真正意義上的多采樣速率系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多采樣速率的實(shí)現(xiàn)方法，分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中可同時(shí)存在多種類型的測(cè)點(diǎn)，針對(duì)不同測(cè)點(diǎn)的信號(hào)特性，各測(cè)點(diǎn)以最佳采樣速率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并上傳給控制器，避免了冗余數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，總線上均傳輸有效數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單采樣速率系統(tǒng)的缺陷，高效地使用總線帶寬，可以在最大程度上擴(kuò)充測(cè)點(diǎn)數(shù)量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括測(cè)點(diǎn)、控制器以及服務(wù)器，所述的測(cè)點(diǎn)分別通過(guò)多組高速總線與控制器相連接，所述的控制器用以太網(wǎng)與服務(wù)器進(jìn)行通訊連接，其中，單組高速總線根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)類型的組合連接不同數(shù)量的測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)還單獨(dú)外接各種類型的傳感器。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的測(cè)點(diǎn)分為靜態(tài)測(cè)點(diǎn)和動(dòng)態(tài)測(cè)點(diǎn)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的測(cè)點(diǎn)內(nèi)部還設(shè)置有采集器和處理器。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的傳感器包括但不限于加速度傳感器，溫度傳感器或應(yīng)變計(jì)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的控制器最大持8組高速總線同時(shí)工作。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多采樣速率實(shí)現(xiàn)方法，包括以下具體步驟：

a、測(cè)點(diǎn)外接傳感器采集到原始信號(hào)后，經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)內(nèi)部采集器進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，根據(jù)各自預(yù)設(shè)的采樣速率采樣進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并緩存至一級(jí)緩存，測(cè)點(diǎn)內(nèi)的處理器從一級(jí)緩存獲取原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算處理和打包并將結(jié)果放入與高速總線對(duì)接的二級(jí)緩存；

b、控制器開始采樣后，根據(jù)總測(cè)點(diǎn)數(shù)及采樣速率組合計(jì)算出每個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)上傳所需的時(shí)隙間隔，以高速依次遍歷每個(gè)測(cè)點(diǎn)的緩存，以dma方式獲取數(shù)據(jù)，所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取至控制器后，再分類匯總上傳給服務(wù)器。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其多采樣速率實(shí)現(xiàn)方法，能夠?qū)Υ笮凸こ探Y(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用多采樣速率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，確保每個(gè)測(cè)點(diǎn)都工作于最佳的采樣速率下，既確保了測(cè)點(diǎn)的最佳參數(shù)性能指標(biāo)，又實(shí)現(xiàn)了最低的功耗，同時(shí)充分利用了總線帶寬，實(shí)現(xiàn)了最大化的測(cè)點(diǎn)群，具有總線架構(gòu)可靠、系統(tǒng)組網(wǎng)靈活、低成本、低功耗、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明中分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明中分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣速率實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例包括：

一種分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括測(cè)點(diǎn)、控制器以及服務(wù)器，所述的測(cè)點(diǎn)分別通過(guò)多組高速總線與控制器相連接，所述的控制器用以太網(wǎng)與服務(wù)器進(jìn)行通訊連接，其中，單組高速總線根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)類型的組合連接不同數(shù)量的測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)還單獨(dú)外接各種類型的傳感器。

上述中，所述的測(cè)點(diǎn)分為靜態(tài)測(cè)點(diǎn)和動(dòng)態(tài)測(cè)點(diǎn)。其中，所述的測(cè)點(diǎn)內(nèi)部還設(shè)置有采集器和處理器。

分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由控制器以及多種類型的測(cè)點(diǎn)通過(guò)高速總線連接組合而成，每個(gè)測(cè)點(diǎn)上還可單獨(dú)外接各種類型的傳感器，如加速度傳感器，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)等。所述的控制器用以太網(wǎng)與服務(wù)器進(jìn)行通訊，以高速總線與各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行連接，單組總線上可以根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)類型的組合連接不同數(shù)量的測(cè)點(diǎn)，控制器最大可以支持8路總線同時(shí)工作。

如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多采樣速率實(shí)現(xiàn)方法，包括以下具體步驟：

a、測(cè)點(diǎn)外接傳感器采集到原始信號(hào)后，經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)內(nèi)部采集器進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，根據(jù)各自預(yù)設(shè)的采樣速率采樣進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并緩存至一級(jí)緩存，測(cè)點(diǎn)內(nèi)的處理器從一級(jí)緩存獲取原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算處理和打包并將結(jié)果放入與高速總線對(duì)接的二級(jí)緩存；

b、控制器開始采樣后，根據(jù)總測(cè)點(diǎn)數(shù)及采樣速率組合計(jì)算出每個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)上傳所需的時(shí)隙間隔，以高速依次遍歷每個(gè)測(cè)點(diǎn)的緩存，以dma方式獲取數(shù)據(jù)，所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取至控制器后，再分類匯總上傳給服務(wù)器。

具體的：

分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的流程如下所述：上電運(yùn)行后，控制器依次獲取所掛接采集測(cè)點(diǎn)的類型，自動(dòng)對(duì)所有測(cè)點(diǎn)按照動(dòng)靜態(tài)特性及所支持的采樣速率進(jìn)行分類，開始監(jiān)測(cè)前，服務(wù)器將預(yù)設(shè)的參數(shù)文件發(fā)給控制器，控制器再將各測(cè)點(diǎn)的采樣參數(shù)下發(fā)給采樣測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)就緒之后開始采集、運(yùn)算，控制器根據(jù)所有測(cè)點(diǎn)的分類組別，利用充足的總線帶寬，精確的時(shí)隙間隔，依次收集采樣數(shù)據(jù)，之后統(tǒng)一組包上傳，服務(wù)器根據(jù)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)類型分類存儲(chǔ)，并根據(jù)用戶需要進(jìn)行顯示或分析。

多采樣速率的實(shí)現(xiàn)方案如下所述：控制器通過(guò)總線為所有的采集測(cè)點(diǎn)提供統(tǒng)一的總線時(shí)鐘，采集測(cè)點(diǎn)利用dds技術(shù)從總線時(shí)鐘上產(chǎn)生自身所需的采樣時(shí)鐘進(jìn)行采集，采集數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理，緩沖至可以直接與總線進(jìn)行通訊的緩存之中，控制器內(nèi)部有一個(gè)高速總線仲裁器，依次查詢各測(cè)點(diǎn)的緩存數(shù)據(jù)狀況，若已具有準(zhǔn)備好的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，則以dma方式直接取數(shù)，仲裁器不斷地循環(huán)遍歷所有測(cè)點(diǎn)，然后將采樣數(shù)據(jù)分類匯總給控制器主處理器打包，最終上傳至服務(wù)器。

綜上所述，本發(fā)明的分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其多采樣速率實(shí)現(xiàn)方法，能夠?qū)Υ笮凸こ探Y(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用多采樣速率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，確保每個(gè)測(cè)點(diǎn)都工作于最佳的采樣速率下，既確保了測(cè)點(diǎn)的最佳參數(shù)性能指標(biāo)，又實(shí)現(xiàn)了最低的功耗，同時(shí)充分利用了總線帶寬，實(shí)現(xiàn)了最大化的測(cè)點(diǎn)群，具有總線架構(gòu)可靠、系統(tǒng)組網(wǎng)靈活、低成本、低功耗、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。