网架结构健康智能监测系统的实时数据通信与分析

摘要

"网架结构健康智能监测系统的实时数据通信与分析"课题来源于深圳市市民中心大屋顶网架结构计算机监测系统工程.深圳市市民中心是新的深圳市政府大厦,是深圳市的标志性建筑.其屋顶网架结构所在外部环境比较恶劣,体形复杂,而国际上对这类超大型复杂体型的空间网架结构的作用机理和特点缺乏较深入的研究.为保证其屋顶结构的安全性,需要建立一个智能监测系统对其屋顶结构进行实时监测以及进行有效的分析.该文主要根据此结构物所处外部环境,将传感技术、检测技术和计算机网络技术结合起来建立一个结构智能监测系统,其原理是测量应力的风压力所引起的应变传感器的弹性形变,把结构物所受压力转换成电压、电流等便于测量的电信号,再通过传输并测量这些电信号而对应得到此结构所受到的压力值.通过监控软件由上位机读取下位机送到串口或者I/O口的数据并提供分析方法,实现对网架结构健康智能监测.该论文主要描述网架结构健康智能监测系统的实时数据通信与分析这两方面的内容.开发内容包括:(1)上位机和下位机通信程序设计,包括对计算机串口COM1、COM2口的通信及PCL-818采集卡系统的通信.(2)读取端口的数据送到上位机以实现实时监控,并在上位机上保存数据,使用开发的上位机数据分析软件对数据加以分析从而实现对网架结构的健康智能监测.上位机监测软件功能包括通道数据实时显示、数据实时曲线生成并显示、实时数据分析、离线数据分析、数据文件保存、磁盘数据文件管理及配置文件管理;(3)使用Visual C++6.0语言作监测系统的实时数据分析的软件设计,并结合Matlab的强大的数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示功能及其强大的数据处理能力和丰富的工具箱使数据分析工具,脱离Matlab环境,实现Visual C++ 6.0和Matlab混和编程,实现采集的数据实时以及离线时域分析、傅立叶分析和小波分析.充分结合和利用Visual C++6.0和Matlab优点,缩短开发周期,缩短软件编码的长度,提高软件执行效率.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题概述

1.1.1课题题目及来源

1.1.2课题研究的目的、意义

1.2结构健康智能监测系统的发展概况

1.3结构健康智能监测系统功能要求

1.4论文的主要内容

第2章网架结构健康智能监测系统总体设计

2.1架结构健康智能监测系统综述

2.2网架结构健康智能监测系统硬件设计

2.2.1传感器系统

2.2.2信号变送系统

2.2.3数据采集系统

2.3上位机通信与分析软件的构成

2.3.1软件启动与退出

2.3.2通道数据实时显示

2.3.3数据实时曲线生成显示

2.3.4实时数据分析

2.3.5离线数据分析

2.3.6数据文件保存

2.3.7磁盘数据文件管理

2.3.8配置文件

第3章网架结构健康智能监测系统软件设计

3.1方案选择

3.1.1 Visual C++6.0

3.1.2 Matlab

3.1.3 Matlab与Visual C++6.0混和编程

3.2通信软件设计

3.2.1信号处理仪系统协议

3.2.2数据采集卡PCL-813系统协议

3.2.3 MSComm控件

3.2.4 Active Port Pro控件

3.2.5软件流程图

3.3分析软件设计

3.3.1 Visual C++6.0使用Engine直接调用Matlab

3.3.2 Matlab可执行程序

3.3.3 Visual C++6.0调用Matlab数字库和图形库

第4章网架结构健康智能监测系统软件实现

4.1通信软件实现

4.1.1程序启动与退出

4.1.2初始化串口

4.1.3初始化I/O口

4.1.4通道数据实时显示和曲线生成显示

4.1.5数据保存

4.1.6读配置文件

4.1.7退出程序

4.2分析软件的实现

4.2.1时域分析实现

4.2.2傅立叶分析实现

4.2.3小波分析实现

第5章总结与展望

5.1全文总结

5.2前景展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢