桥梁综合处理主机说明书Word文档格式.docx

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桥梁综合处理主机是应用于桥梁建筑监测的前端数据采集处理中心设备；

公路桥梁作为城市大型基础建设，是城市生命线工程的重要组成部分，其安全稳定是确保交通畅通的基础，对于国民经济的持续、稳定发展起着重要作用；

一旦出现安全事故，不但对人民的生命和财产安全造成重大损失，还可能导致部分交通网络瘫痪，造成巨大社会影响。

对桥梁的监测包括大量的传感器，需要一台桥梁综合处理主机将所有传感器数据收集、预处理作为桥梁健康状态的分析基础。

桥梁综合处理主机按照一定的策略采集、存储、上传桥梁监测传感器数据；

实现数据的初步筛选，做相应的算法运算；

用于桥梁安全健康监测，实时监测桥梁的静态和动态特性，进行动态数据计算分析和报警；

它可存储一年的桥梁健康安全数据，具备4G及有线网络传输能力，可将数据实时传输到后台监测系统，实现了桥梁监测前端监测的标准化信息采集、分析和传输，解决了以往数据采集不标准、数据本地化计算分析困难及远传数据量大等问题。

本主机采用英特尔ATOM低功耗处理器、Linux系统作为平台、数据库存储系统，上行、下行通信为以太网线路，大容量的硬盘保证数据备份有足够的空间，内部DSP分析模块可实时对桥梁系统的动态特性进行计算分析。

桥梁综合处理主机采用工业级标准设计，可适用于室外安装环境。

图1桥梁综合处理主机正面

图2桥梁综合处理主机背面

图3桥梁综合处理主机侧面

1.2技术原理

传感器经过前端各厂家采集箱进行AD信号转换处理，桥梁综合处理主机负责汇总各种采集箱数据，经过计算得出带量纲测量值，实时数据分析提供实时数据报警；

利用快速傅立叶变换可以实时计算桥梁的动态特性值用于桥梁频域分析；

基于linux系统设计及大容量固态硬盘，能够保存桥梁长期监测数据。

图4主机系统原理

1.3产品功能

1.3.1功能列表

功能类别

子功能

数据采集

以太网、RS485外采接口

采集箱数据采集

数据上报

周期上报

时间段上报

异常上报

查询上报

历史数据上报

数据分析计算

快速傅里叶变换

异常分析

数据抽稀

参数配置

本地参数设置

远程参数设置

状态显示

主机运行状态显示

监测桥梁状态显示

数据管理

系统参数存储

传感器数据存储

传感器数据清理

管理维护

ssh、ftp服务

启动、重启

自检自恢复

远程升级

安全认证

运行日志

1.3.2功能描述

1）数据采集

数据采集是桥梁综合处理主机的基本功能，采用以太网的方式保持与多台采集箱并行通信，采集加速度传感器、位移传感器、应变计及温湿度传感器等原始数据。

2）数据上报

主机向服务端传输的数据方式分为主动上报和被动查询。

⏹周期上报

按照预定设置的上报周期，主动上传所有传感器的数据,支持周期可设。

⏹时间段上报

只在预先设定的每天开始时间和结束时间内上传指定传感器的数据动态信号频谱数据及实施数据，一天可设置两个时间段。

⏹异常上报

当主机检测到传感器数据异常，如位移传感器超出了设定的阈值，立即将异常值传输到服务端；

异常模式可选，如采样值超上下限、采样值斜率超限.

⏹查询上报

查询属于被动上报，主机实时接收服务端下发的查询指令，上传指定传感器输出的实时数据，包括单个查询和批量查询两种方式。

⏹断网历史数据上传

主机恢复与服务端通信时，网络空闲时及时上传主机离线时保存的传感器数据。

3）数据分析计算

主机根据人工配置的各通道传感器阈值，对采集的传感器数据进行异常分析判断；

对于加速度传感器、应变传感器等采样频率较高的传感器，所以采集的数据量较大，在保证数据完整性的情况下，主机可以对数据进行删减和抽稀，来达到压缩数量的目的。

主机同时还要对一些传感器原始数据进行快速傅里叶变换等算法，提取特征值减少上传数量。

4）参数配置

包括配置主机设备参数的配置和传感器参数的配置两大部分。

类别

配置

主机设备参数

主机时间

主机IP地址

采集周期

上报时间段

桥梁ID

桥梁名称

服务器地址信息

传感器参数

名称

阈值

抽稀间隔

上传周期

5）状态显示及状态上报

⏹主机运作状态显示

采用硬件的方式显示主机的工作状态，包括电源指示、运行正常、设备故障、通信状态等基本信息；

协议里定义设备状态代码及故障状态详细描述信息，可查询，可主动上报，可配置。

⏹监测桥梁状态显示

采用显示屏的方式实时显示监测桥梁的关键状态信息。

6）数据管理、存储及传输

数据管理包括设备参数、传感器参数及传感器数据存储，主机定期清理过期传感器数据释放硬盘空间；

当主机发现传感器异常数据，自动存储异常值前后一段时间内的数据，时间为分钟级，存储数据的内容及格式，历史文件数据块,按时间段，目前暂定15分钟到1小时。

7）安全认证

主机与服务端具备认证机制，防止非法主机接入系统。

8）运行日志

主机保存运行信息、人为操作记录及故障等信息，并可上传。

9）远程维护

支持SSH、Telent等协议，可实现主机的远程升级和维护。

第二章技术规格

主机配置信息

供电电压

AC180~AC240@50Hz

CPU

AtomN2550

显示

7寸工业级，分辨率1024*600，支持触控

接入容量

静态传感器100个、动态传感器100

固态存储

240G

通信接口

RJ45网口×

10，RS485×

2，USB×

4,移动4G通信（选配）

功率

150W

工作环境

温度-20℃~70℃，湿度5%-95%RH

外形尺寸

3U标准机箱，（438）*高（133.5）*宽（482）cm

第三章产品应用

桥梁综合处理主机目前可以兼容国内外主要厂商（基康、东华测试等）的动静态传感器数据采集和处理，实现数据采集的标准化，同时可扩展；

如下桥梁综合处理主机在公路桥梁监测系统中的应用。

桥梁综合处理主机（前端预处理主机）应用架构