网络传感器在桥梁健康远程监测系统中的应用

网络传感器在桥梁健康远程监测系统中的应用

设计开发了一套基于TCP/IP协议的网络化传感器，介绍了它的硬件组成、软件结构以及在桥梁健康状态远程监测系统中的应用。这种新型传感器实现了与服务器之间信息的实时发布与共享，使得测控网与信息网融为一体。
　　关键词：网络传感器；TCP/IP；桥梁健康监测；测控

Application of Networked Sensor on Remote Bridge Health Monitori ng System

MA Zengqiang, YANGjie, YIN Shishan

(Department of Computer, Shijiazhuang Railway Institute, Shijiazhuang050043, China)

　　Key words: networked sensor; TCP/IP; bridge health monitoring; M &C

　　本文把普通传感器与计算机网络技术相结合，研究并开发了一种基于TCP/IP协议的网络化传感器，使分布于现场的传感器实现了对桥梁健康状态各种模拟信号的就近数字化和网络传输。网络传感器在整个系统中的作用如图1所示。

　　网络传感器的关键部分采用美国Z-World公司的核心模块RCM3200。该模块使用新一代嵌入式系统CPU——Rabbit 3000，它是美国Z-World公司推出的8位高性能微处理器，其程序存储器中固化有当前流行的Internet协议栈，如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP等，而且集成有10/100Base?T以太网接口，这样，网络传感器在进行数据采集或完成I/O控制任务的同时，可以完成Internet协议处理，实现与上位机之间信息的实时发布与共享。该网络传感器的结构如图2所示。

　　网络传感器的软件系统由Dynamic C语言创建。Dynamic C基于C语言，是由Z-World公司为Rabbit系列微处理器提供的软件开发工具，适用于编写嵌入式软件，是扩展了的C编程系统。该软件开发环境集编辑、编译、链接、调试和下载于一体，具有系统在线编程调试功能，只要用一根接口电缆把PC串行口和基于Rabbit3000的网络传感器连接起来，就可实现软件的开发。
　　软件系统的功能包括两大部份：信号采集和网络传输，主程序流程图如图3。
　　下面给出部分系统初始化的源程序：
　　
　　

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　　运行于桥头服务器的上位机监测软件的开发平台是NI公司的LabVIEW7.0，该软件具有友好的用户界面，可以把所有的采集数据存入数据库，并可实现波形的显示和分析。下面以横向位移信号为例给出测量结果曲线(图4)。

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　　本文所介绍的以Rabbit 3000微处理器为核心的网络传感器是传感器技术与网络通信技术相结合的结果，实现了桥梁健康状态监测系统的完全数字化和网络化，使得测控网与信息网融为一体。而且还可以做到”即插即用”，非常方便于系统的扩充和维护。除了桥梁等大型建筑之外，在国防、通信、航空、航天、气象、制造等有大范围网络化测控需求的领域，网络化仪器同样可以取代传统的传感器而得到广泛的应用。