公司开发无线实时数据采集系统监测印度桥梁的健康状况

Author(s):
S.K. Nandhini - Apna Technologies & Solutions Pvt. Ltd.
Senthil Raj - Apna Technologies & Solutions Private Limited
S.G.N. Murthy - Structural Engineering Research Centre, India
S. Sridhar - Structural Engineering Research Centre, India
Dr.K. Ravishankar - Structural Engineering Research Centre, India
K. Kesavan - Structural Engineering Research Centre, India
S. Parivallal - Structural Engineering Research Centre, India

Industry:
Construction

Products:
Real-Time Module, SCXI-1520, PXI-8422/2, PXI-8186, PXI-6225

The Challenge:
构建一个独立的数据采集和传输系统，远程监控桥梁和民用建筑的健康状况。采集来自安装在这些建筑上的传感器和仪器的数据，通过标准电话线、GSM或RF通信链路将数据传输至中央控制工作站，并实时显示建筑的状态。

The Solution:
使用应变片、NI LabVIEW软件、LabVIEW Real-Time模块，和NI SCXI/PXI硬件系统，开发一个远程桥梁健康状况监控系统。

Gallery

从该应用的初始化界面，用户即可登陆、配置通道及其参数、与远程PXI系统建立通信连接、启动或停止测试、并将PXI系统记录的数据上传至中央电脑。

 位于印度清奈 (Chennai) 的结构工程研究中心 (SERC)，是印度科学与工业研究委员会 (CSIR) 旗下的国家实验室之一。SERC 中的实验力学 (EML) 部门，对民用建筑的设计和分析，扮演了相当重要的角色。做为该部门正在研发的项目中的一部分，我们构建了一个实时监测桥梁和民用建筑健康状况的系统。该系统实时采集桥梁数据，并与远程控制工作站进行无线通信。

我们成功开发出的远程监控系统，保证了低成本、高性能的广泛发布，并结合数据分析功能，对重要建筑的自然或人为损坏进行高效的监控。

系统需求

系统必须实现如下高级功能：

现场独立采集数据
传输数据至远程中央控制工作站
提供主/从或主/主数据采集系统选项
提供多传感器输入和多数据通信接口设备
优化数据

除此以外，我们还需要系统执行以下功能：

采集压力和电压数据，并通过RS232接口与中央控制工作站通信
在正常情況下，以指定的速率采集数据；在紧急情况下，以最大速率采集数据
通过RF 信号、GSM 通信和公共交换电话网络(PSTN) 进行数据传输
无需亲自到测量地点，通过更改控制工作站的通信模式构建灵活的系统
当通信链路断开时，自动进行重新连接
当发生通道数据超过限定值的紧急情况时，给指定工作人员的移动电话发送短信息警告
改变数据采集系统的记录速率
识别紧急情況，并按照用户预先设定的更高采样率记录来自仪器和传感器的数据
中央远程控制系统具有如下特性：

在线实时显示来自现场数据采集系统的采集数据
由中央控制工作站按照用户定义对现场数据采集系统的功能进行远程变更
系统描述

我们使用LabVIEW、LabVIEW Real-Time软件，和PXI硬件，搭建了这台实时无线数据采集系统。我们使用 NI SCXI-1520 通用应变片模块采集应变信号，使用NI PXI-6225 多功能数据采集模块采集电压信号，使用NI PXI-8422 /4串口模块 采集其它信号。采集到的信号，通过 GSM/RF/PSTN 线路传送至远程控制工作站，以进行实时监控。

PC中央控制台通过无线网络与两台远程PXI系统通信。PXI系统通过程序在指定采样率下采集来自传感器的数据并保存。当紧急情况发生的时候，系统使用LabVIEW Real-Time自动切换至最高存储速率。用户可以指定任意的紧急情况，比如飓风、地震或建筑物的严重变形等。

系统使用LabVIEW Real-Time产生和传输短信息警告，并通过GSM、RF、PSTN向控制计算机传送和显示采集数据和分析结果。对于每个PXI系统，我们通过PXI-8422/4 RS232串口连接GSM和PSTN调制解调器，通过 NI PXI-8186 controller 上的RJ45端口连接RF的调制解调器，将数据从现场传至远程控制工作站。控制站比较来自两个独立PXI系统的不同桥梁之间的数据，并显示报告。

系统功能

本数据采集系统被放置在便携式面板中，可安装在被监控建筑的附近，我们可以在控制工作站在线看到来自建筑的数据，并且PXI系统记录的数据通过无线网络传送至控制站进行分析。系统可以分析、处理和发送原始数据，同时在中央控制工作站监控两个不同的民用建筑，它提供了三种通信模式 (GSM,PSTN和RF)，以方便用户在需要的时候在三种模式之间进行切换。如果某些建筑比较大，或由很多桥梁传感器构成，也可在同一个建筑中同时使用两个PXI系统。

其中一个PXI 系统被配置为主系统，另一个被配置为从系统。系统采集来自其它指定民用建筑监控仪器中的数据，并将它发送至控制工作站。当电源突然断开时，系统会继续断电前的操作。除此以外，系统会保存多份数据记录，每份记录的数据速率不同，由不同的触发信号激发；同时系统也会保存所有的警告信息，并将用户需要的警告以短信息的方式发送出去。

使用坚固耐用的NI PXI和SCXI硬件与LabVIEW软件，我们开发出通用的、灵活的桥梁和民用建筑健康状况监控系统。使用更高的硬件采样率和分辨率，该监控系统可以提供精确的数据做桥梁故障分析。该系统还具有良好的扩展性能，以满足当前和未来客户的长期需求。它为印度提供了一个长效、高性能、低成本、可广泛分布的远程监控系统。