基于以太网的桥梁健康监测系统的软件设计

近年来，随着桥梁安全事故的不断增多，桥梁健康监测技术逐渐成为学术界、工程界的一个研究热点，与此同时，也开发出了许多用于桥梁健康监测的系统软件。目前桥梁健康监测系统软件开发主要有两种方式，一种是利用高级语言编程工具，主要有VB，VC，Delphi；另一种是利用专业化的图形化编程语言Lab-VIEW。利用高级语言编程，不受开发工具的限制，可以根据开发者自身的设计开发出比较友好美观的界面程序，但是对软件人员的要求较高；利用LabVIEW进行二次开发，虽然能够在短时间内开发出比较实用的软件，但是软件开发容易受限于开发工具。这两种开发方式各有利弊，应根据实际情况选择使用。本文软件编程采用的是面向对象的可视化编程语言VC++6．0，充分利用VC++自带的MFC类库，开发出了界面友好美观的桥梁健康监测系统软件。

1 基于以太网的桥梁健康监测系统概述
桥梁健康监测技术是在桥梁体的关键部位安装一些传感器件，实时在线监测这些监测点所采集的结构参数在桥梁运营过程中的变化，通过对这些结构参数的分析和处理，综合评定桥梁的安全服役状况。因此，桥梁健康监测系统基本应该包含以下功能：
(1)各种传感器信号的采集和处理；
(2)将采集到的数据变送至上位机控制单元；
(3)上位机实时信号的监控、分析和处理；
(4)历史数据的保存和查阅。
随着通信技术的发展，网络技术也正逐步应用在国内外许多大型桥梁监测系统中。将监测仪通过以太网连接到中央控制机，可以实现采集数据的远程传输和共享，从而在监控中心就可以对桥梁各项结构参数的实时在线监测。
基于以太网的桥梁健康监测系统的框架结构如图1所示。其中，监测仪主要完成数据的采集和变送，由于桥梁监测系统采集和处理的数据量非常大，实时性要求非常高，以单片机实现的嵌入式系统难以满足要求，本次设计的监测仪主板的设计充分利用了DSP的强大数据处理能力和FPGA的时序逻辑功能，因此，可以满足大数据量、实时监测的系统需求。

中央控制机实时显示当前监测的各项性能指标，同时能够自行分析桥梁是否处在安全服役状态，当出现突发情况下桥梁的损伤、安全性能下降的情况下能提示安全警报，避免发生重大的恶习安全事故。