桥梁健康监测系统的设计与实现

论文摘要

桥梁的健康监测系统是传感器监测技术和网络通信技术相结合的产物,通过现场数据的分析,实现桥梁工作状态监测和健康状态预警等功能,在维护桥梁正常运营,保障人们生命财产安全,推动和发展智能化桥梁交通系统等方面起到了积极作用。由于桥梁监测具有实时性高、数据量大、数据传输距离远等特点,受地理条件的环境影响,监测的内容和要求等也有所不同。因此,目前已部署的监测系统采取的实现方法千差万别,缺乏较好的统一解决方案。针对桥梁健康监测系统的设计进行系统性研究,不但具有重要的现实指导意义,还具有重要的科学研究价值。本文概括了桥梁健康监测的研究现状,对桥梁健康监测系统展开了深入研究,提出了监测系统的总体设计构思。在此基础上,论文详细分析了各子系统的设计目标和实现原则。首先对数据采集部分进行了层次划分,探讨传感器的选择问题。其次,研究了通信部分的数据传输方式、协议选择等关键问题,选择GPRS无线传输方式并讨论了具体的实现细节。再次,我们分析了数据库的开发平台和技术,提供了数据表的设计和编码范例。最后,针对综合管理子系统,提出了系统的设计目标以及具体功能的设计方法。本文研究的内容涉及了桥梁健康监测系统设计的各个环节,具有较强的实用性,对于其他复杂的工业现场监测系统的设计也有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 系统构成及原理
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 桥梁健康监测系统需求分析
• 2.1 系统功能需求
• 2.1.1 桥梁工作环境监测
• 2.1.2 桥梁工作状态监测
• 2.1.3 桥梁局部结构性能监测
• 2.2 面向对象设计方法
• 2.2.1 UML 技术简介
• 2.2.2 UML 的语义
• 2.2.3 UML 的表示法
• 2.2.4 UML 的视图
• 2.2.5 UML 的图
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统整体设计
• 3.1 系统整体设计方案
• 3.1.1 系统结构
• 3.1.2 系统部署
• 3.1.3 功能层次
• 3.1.4 数据流
• 3.2 子系统设计方案
• 3.2.1 数据采集子系统
• 3.2.2 通信和传输子系统
• 3.2.3 数据库子系统
• 3.2.4 综合管理子系统
• 3.3 本章小结
• 第四章 数据采集子系统设计
• 4.1 数据采集层次结构
• 4.1.1 数据采集层
• 4.1.2 数据汇聚层
• 4.2 传感器的选择和配置
• 4.2.1 传感器介绍
• 4.2.2 传感器的分类
• 4.2.3 传感器的选择
• 4.2.4 新型传感器
• 4.3 本章小结
• 第五章 通信与传输子系统设计
• 5.1 子系统设计
• 5.1.1 数据传输方式
• 5.1.2 协议选择
• 5.1.3 监控中心网络设计
• 5.2 信号接入和传输
• 5.2.1 无线通信模块的选择
• 5.2.2 GPRS 无线数据接入过程
• 5.2.3 PPP 协议设计
• 5.2.4 GPRS 流控设计
• 5.2.5 数据通信编码设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 数据库子系统设计
• 6.1 数据库开发平台
• 6.2 数据库关键技术
• 6.2.1 SQL 语言
• 6.2.2 数据控件技术
• 6.3 数据库设计
• 6.4 数据库编码
• 6.5 本章小结
• 第七章 综合管理子系统设计
• 7.1 设计目标
• 7.2 开发平台
• 7.3 人机交互设计
• 7.4 功能设计
• 7.4.1 实时预警
• 7.4.2 健康评估
• 7.4.3 数据采集控制
• 7.4.4 信息服务功能
• 7.5 测试设计
• 7.6 本章小结
• 第八章 系统实现
• 8.1 用户分类和登录界面
• 8.2 桥梁信息管理界面
• 8.3 传感器实时监测界面
• 8.4 数据分析界面
• 8.5 报告查询界面
• 8.6 用户管理界面
• 8.8 本章小结
• 第九章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献