CN105976588A - 桥梁分布式监测综合处理系统 - Google Patents

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CN105976588A CN201610356324.8A CN201610356324A CN105976588A CN 105976588 A CN105976588 A CN 105976588A CN 201610356324 A CN201610356324 A CN 201610356324A CN 105976588 A CN105976588 A CN 105976588A
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李祥东
孔永祥
徐磊
杨广
王玫
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Hefei Zezong City Intelligent Technology Co Ltd
Hefei Institute for Public Safety Research Tsinghua University
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Hefei Zezong City Intelligent Technology Co Ltd
Hefei Institute for Public Safety Research Tsinghua University
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems

Abstract

本发明公开了一种桥梁分布式监测综合处理系统，包括系统主机、服务终端和多台信号采集箱，系统主机和多台信号采集箱之间通过以太网连接，服务终端和系统主机之间通过网络连接；系统主机包括相互连接的数据采集单元、数据处理单元、数据计算单元、分析预警单元、数据上报单元、数据加密单元和数据管理单元。本发明设置能够实现对各类传感器信息进行采集、调理、预处理、加密传输等指令，且支持有线和无线传输方式的主机系统，主机系统通过以太网连接多个采集箱，通过有线和无线网络连接服务终端，实现对采集数据的分布式处理和集中存储，有效减少桥梁监测系统数据处理的成本和工作量，有效提高了桥梁监测的实时性，简化了数据处理的复杂性。

Description

桥梁分布式监测综合处理系统
技术领域
本发明属于桥梁养护管理技术领域，涉及一种桥梁监测系统，具体是一种桥梁分布式监测综合处理系统。
背景技术
桥梁安全(健康)监测通过实时监测桥梁的结构动态、静态、环境、载荷等信息，可以在第一时间发现桥梁存在的安全隐患，及时的预警并采取预防性养护措施，使桥梁始终处于良好的结构状态，被国内外公认的一种弥补传统人工巡检的有效方法。然而，由于桥梁结构复杂，需要监测的部位较多且空间跨度可能为数百米以上，在桥梁监测中需要获取桥梁关键节点处的静态、动态、环境、载荷等数据，涉及多种类型的传感器，桥梁静态、尤其是动态采集数据量大，目前通用的按需、分段采集等方式不能满足实时监测的需求；并且由于桥梁监测服务的对象大多是政府部门，传输的信息具有一定的敏感性和保密性，因此亟需一种能够实现对各类传感器信息进行采集、调理、预处理、加密传输等指令，且支持有线和无线传输方式的桥梁监测综合处理系统，实现对前端采集数据的分布式处理，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有数据自动化采集与传输、加密、供电功能，执行各类传感器信号的采集、调理、预处理、传输指令的桥梁分布式监测综合处理系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
桥梁分布式监测综合处理系统，包括系统主机、服务终端和多台信号采集箱，所述的系统主机和多台信号采集箱之间通过以太网并行通信，所述的服务终端和系统主机之间通过有线或无线3G/4G网络连接；
所述的系统主机包括相互连接的数据采集单元、数据处理单元、数据计算单元、分析预警单元、数据上报单元、数据加密单元和数据管理单元；
该系统监测管理流程包括以下步骤：
数据采集单元从采集箱获取加速度传感器、位移传感器、应变计及温湿度传感器的原始数据；
数据采集单元根据获取时间将各传感器原始数据整理发送到数据处理单元；
数据处理单元对接收到的传感器数据进行预处理和抽稀，并将经过预处理和抽稀后的传感器数据发送到数据计算单元；
数据计算单元对经过预处理和抽稀后的传感器数据进行傅里叶变换运算、微积分运算和统计分析，并将运算后的传感器数据发送到分析数据上报单元、分析预警单元和数据管理单元；
数据上报单元根据人工设置在指定时间段内按指定周期将运算后的传感器数据主动发送到数据加密单元；
分析预警单元根据人工配置的各传感器阈值，对运算后的传感器数据进行异常分析判断，对超出预先设定阈值的传感器异常数据进行预警，并发送到数据上报单元和数据管理单元；
数据上报单元接收到传感器异常数据预警时，立刻将传感器异常数据传送到到数据加密单元；
数据管理单元接收到传感器异常数据预警时，自动存储传感器异常数据前后指定时间段内的数据，并清理超过指定日期的过期数据；
数据加密单元通过加密算法和加密密钥对接收到的传感器数据进行加密，将明文转变为密文并上传到服务终端；
服务终端根据人工指令发送查询信息到数据上报单元；
数据上报单元接收到查询指令后，立刻将接收到的传感器数据发送到数据加密单元。
进一步地，所述的数据管理单元采用分布式存储结构，通过内置本地硬盘作为数据存储介质。
进一步地，所述的数据计算单元采用多个DSP数据计算模块，所述的DSP数据计算模块采用USB接口扩展，所述的DSP数据计算模块为可插拔形式。
进一步地，所述的系统主机包括用于管理系统设备信息和传感器配置参数的WEB管理单元，所述的WEB管理单元连接服务终端。
进一步地，所述的服务终端服务终端和系统主机上装有相互匹配的安全认证模块。
本发明的有益效果：本发明通过设置能够实现对各类传感器信息进行采集、调理、预处理、加密传输等指令，且支持有线和无线传输方式的主机系统，主机系统通过以太网连接多个采集箱，通过有线和无线网络连接服务终端，实现对前端采集数据的分布式处理和集中存储，有效减少桥梁监测系统数据处理的成本和工作量，有效提高了桥梁监测的实时性，简化了数据处理的复杂性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明工作流程图。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明提供了一种桥梁分布式监测综合处理系统，包括系统主机1、五台信号采集箱2和服务终端3，系统主机1和五台信号采集箱2之间通过以太网并行通信，五台信号采集箱2分布在五座不同的桥梁上，用于将分布在各桥梁上的加速度传感器、位移传感器、应变计及温湿度传感器信号汇聚到一个端口并输送到系统主机1。服务终端3和系统主机1之间通过有线或无线3G/4G网络连接，服务终端3用于完成人机交互工作。
系统主机1包括相互连接的数据采集单元101、数据处理单元102、数据计算单元103、分析预警单元104、数据上报单元105、数据加密单元106和数据管理单元107，系统主机1监测管理流程包括以下步骤：
11-数据采集单元101从采集箱2获取加速度传感器、位移传感器、应变计及温湿度传感器的原始数据。
12-数据采集单元101根据获取时间将各传感器原始数据整理发送到数据处理单元102。
13-数据处理单元102对接收到的传感器数据进行预处理和抽稀，并将经过预处理和抽稀后的传感器数据发送到数据计算单元103。
14-数据计算单元104对经过预处理和抽稀后的传感器数据进行傅里叶变换运算、微积分运算和统计分析，并将运算后的传感器数据发送到分析数据上报单元105、分析预警单元104和数据管理单元107。
15-数据上报单元105根据人工设置在指定时间段内按指定周期将运算后的传感器数据主动发送到数据加密单元106。
16-分析预警单元104根据人工配置的各传感器阈值，对运算后的传感器数据进行异常分析判断，对超出预先设定阈值的传感器异常数据进行预警，并发送到数据上报单元105和数据管理单元107。
17-数据上报单元105接收到传感器异常数据预警时，立刻将传感器异常数据传送到到数据加密单元106。
18-数据管理单元107接收到传感器异常数据预警时，自动存储传感器异常数据前后指定时间段内的数据，时间为分钟级，并清理超过指定日期的过期数据。
19-数据加密单元通过加密算法和加密密钥对接收到的传感器数据进行加密，将明文转变为密文并上传到服务终端3。
20-服务终端3根据人工指令发送查询信息到数据上报单元105。
21-数据上报单元105接收到查询指令后，立刻将接收到的传感器数据发送到数据加密单元106。
数据管理单元107采用分布式存储结构，通过内置本地硬盘作为数据存储介质，用于存储接收到的传感器数据，最大限度地提高设备利用率、减小数据损失的风险。
数据计算单元103采用五个DSP数据计算模块，DSP数据计算模块采用USB接口扩展，USB总线带宽达到60MB/s，基本上满足数据计算的传输要求，DSP数据计算模块设计为可插拔形式，可根据具体项目需求灵活选配数量。
系统主机1还包括用于管理系统设备信息和传感器配置参数的WEB管理单元108，WEB管理单元108连接服务终端，用户可通过浏览器查看系统设备信息、修改传感器参数、完成系统软件升级等操作。
服务终端包括PC终端和移动终端，服务终端3和系统主机1内装有相互匹配的安全认证模块4，防止非法主机接入系统。
本发明通过设置能够实现对各类传感器信息进行采集、调理、预处理、加密传输等指令，且支持有线和无线传输方式的主机系统，主机系统通过以太网连接多个采集箱，通过有线和无线网络连接服务终端，实现对前端采集数据的分布式处理和集中存储，有效减少桥梁监测系统数据处理的成本和工作量，有效提高了桥梁监测的实时性，简化了数据处理的复杂性。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.桥梁分布式监测综合处理系统，包括系统主机(1)、服务终端(3)和多台信号采集箱(2)，其特征在于：所述的系统主机(1)和多台信号采集箱(2)之间通过以太网并行通信，所述的服务终端(3)和系统主机(1)之间通过有线或无线3G/4G网络连接；
所述的系统主机(1)包括相互连接的数据采集单元(101)、数据处理单元(102)、数据计算单元(103)、分析预警单元(104)、数据上报单元(105)、数据加密单元(106)和数据管理单元(107)；
该系统监测管理流程包括以下步骤：
11-数据采集单元(101)从采集箱(2)获取加速度传感器、位移传感器、应变计及温湿度传感器的原始数据；
12-数据采集单元(101)根据获取时间将各传感器原始数据整理发送到数据处理单元(102)；
13-数据处理单元(102)对接收到的传感器数据进行预处理和抽稀，并将经预处理和抽稀后的传感器数据发送到数据计算单元(103)；
14-数据计算单元(104)对经过预处理和抽稀后的传感器数据进行傅里叶变换运算、微积分运算和统计分析，并将运算后的传感器数据发送到分析数据上报单元(105)、分析预警单元(104)和数据管理单元(107)；
15-数据上报单元(105)根据人工设置在指定时间段内按指定周期将运算后的传感器数据主动发送到数据加密单元(106)；
16-分析预警单元(104)根据人工配置的各传感器阈值，对运算后的传感器数据进行异常分析判断，对超出预先设定阈值的传感器异常数据进行预警，并发送到数据上报单元(105)和数据管理单元(107)；
17-数据上报单元(105)接收到传感器异常数据预警时，立刻将传感器异常数据传送到到数据加密单元(106)；
18-数据管理单元(107)接收到传感器异常数据预警时，自动存储传感器异常数据前后指定时间段内的数据，并清理超过指定日期的过期数据；
19-数据加密单元通过加密算法和加密密钥对接收到的传感器数据进行加密，将明文转变为密文并上传到服务终端(3)；
20-服务终端(3)根据人工指令发送查询信息到数据上报单元(105)；
21-数据上报单元(105)接收到查询指令后，立刻将接收到的传感器数据发送到数据加密单元(106)。
2.根据权利要求1所述的桥梁分布式监测综合处理系统，其特征在于：所述的数据管理单元(107)采用分布式存储结构，通过内置本地硬盘作为数据存储介质。
3.根据权利要求1所述的桥梁分布式监测综合处理系统，其特征在于：所述的数据计算单元(103)采用多个DSP数据计算模块，所述的DSP数据计算模块采用USB接口扩展，所述的DSP数据计算模块为可插拔形式。
4.根据权利要求1所述的桥梁分布式监测综合处理系统，其特征在于：所述的系统主机(1)包括用于管理系统设备信息和传感器配置参数的WEB管理单元(108)，所述的WEB管理单元(108)连接服务终端。
5.根据权利要求1所述的桥梁分布式监测综合处理系统，其特征在于：所述的服务终端服务终端(3)和系统主机(1)上装有相互匹配的安全认证模块(4)。
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