为基于CompactRIO的大型桥梁结构安全监测系统研究

　　对于静态数据需要进行活载及风振的过滤，经过过滤后的静态参数将仅包含温度对结构的影响，这种过滤一般可以采用低通滤波的方式，实现的时候可以采用幅值域分析的方式。对于动态参数则应考虑所需要测试的频率范围进行带通滤波。

　　图5 数据处理与控制软件流程图

　　2) 数据存储

　　a) 数据存储引擎将指定的数据按照时间标签存入数据文件。

　　每个数据包中包含一个测点(对应一个数据采通道)一段时间(定为1秒)连续采集数据的内容。数据文件的文件名包括以下信息：采样数据开始时间(小时-分-秒)、数据存储模式(数据触发说明)、采样率、数据点数、数据最大值、最小值、均值、方差。文件内容包括各点采样数据。

　　b) 数据文件的存储策略根据数据存储模式的不同而异，具体如下：

　　间断存储时，每个通道每段连续的信号数据保存为一个文件;触发存储时，被触发的每个通道每段连续的信号数据保存为一个文件;人工连续存储时，如果某通道要保存的连续数据很大，根据数据文件的大小，可以每10分钟自动更换一个文件保存;根据硬盘空间的大小，自动删除部分(一周)以前的数据文件。

　　四.软件实现与现场成果

　　1. 系统软件结构

　　软件系统主要分为两个部分：

　　1) 数据采集软件(下位机FPGA部分)

　　作为基于LabVIEW的RT实时系统的FPGA下位机程序，能够实时进行大量数据的采集与存储和控制任务，主要实现加速度、风、温度等信号的采样与降采样和振动特征值计算、GPS对时、定时存储、采集通道设定等功能。该部分程序烧写在FPGA硬件模块上，由FPGA硬件进行实现，经过一系列的转换，最终被编译为比特流文件，并下载到FPGA模块上运行。多个采集站采用统一软件架构，实现采集任务的模块化和规范化，多机箱间的精确的同步采集，同时实现数据的本地存储。。

　　2) 数据处理与控制软件(上位机部分)

　　数据传输、处理与控制软件是基于LabVIEW8.2平台开发的，数据处理与控制工作站软件平台是基于LabVIEW8.2平台下的状态机机制，通过TCP协议实时接收下位机的原始数据与设备工作站的工作状态，按照指定报文格式进行数据的接收解译与命令的发送。同时，使用LabVIEW自带的信号分析、数字滤波和统计分析等子VI，完成结构状态的特征参数提取工作。数据首先采用自定义结构体包装，通过queue队列形式完成各VI之间的数据交互，队列的先进先出机制有效的解决的数据完整性和稳定性。

　　3) 电力监控部分软件

　　软件平台采用可视性强、界面丰富的NI LabVIEW平台和数据分析技术，采用标准的数据接口。电力监测软件为用户提供一个可视化的监测界面，让用户直观、方便、快捷地了解现场传感器、UPS、磁弹仪、采集器的运行状态，并根据数据分析的结果进行运行状态的调整和负荷的控制。用户通过查询历史数据库，可以调出电力设备的历史运行状态曲线，并完成上位机对应的数据管理功能。界面如图6所示。

图6 采集站电力监控界面

                                                            图7 采集站状态及控制模块界面

           3.  数据实时展示与预警软件界面
        承台地震动监测项目实时显示、预警软件子模块界面如图8。除了上述各个预警软件子模块共有的操作按钮和显示控件外，该模块还有从数据处理与控制服务器传过来的1秒钟数据包波形图、安装截面位置示意图、预警灯和信息，以及当前1秒钟加速度时程曲线和自功率谱曲线图。