大型土木工程健康诊断系统的设计与实现

论文摘要

大型土木工程项目给人民生活带来便利的同时也产生了巨大的社会经济效益,这些工程的安全性,尤其是那些事关人民生命财产安全的特大型土木水利工程的安全性保障问题越来越重要。如何对这些长期承受不利荷载作用下的工程建筑进行有效的健康诊断已经成为一个重要课题。建立区域监控中心,配合自动化监测终端实现远程安全监控和预警是今后土木工程健康诊断系统的主要发展方向。本文分析了目前国内外土木工程健康诊断系统的现状,发现国内自动化监控系统发展的不足,尤其是监控终端数据采集仪严重依赖进口,价格昂贵、不易使用而且难于维护。而国内自行研制的设备大多功能单一,只能针对某特定类型传感器,以致一个大型土木工程需要使用很多种数据采集设备,造成管理非常混乱。本文根据尼尔基水利枢纽安全监测系统这一实际项目的需要,提出了一个基于多种通讯网络、具有较强可靠性的通用监控终端系统,满足了用户的需求,并为类似项目提供了一个良好的平台与设计思想。本系统充分运用现代嵌入式技术、通讯技术和土木水利工程安全监测技术,根据功能及系统可扩展性等因素,采用松散耦合模块化设计方法,以32位ARM微处理器S3C2410为硬件核心,裁剪并移植了嵌入式Linux操作系统,使用MiniGUI平台开发图形用户界面,配合机械防雷技术、隔离供电技术、高精度A/D技术以及SMS(短消息服务)和光纤数据传输等技术实现。该系统目前已在尼尔基水利枢纽运行5个月,运行稳定,反馈效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与实际意义
• 1.2 国内外发展现状及分析
• 1.3 本文内容与结构
• 2 系统总体方案设计
• 2.1 嵌入式系统概述
• 2.2 系统整体结构
• 2.2.1 总体规划设计的目的与要求
• 2.2.2 整体结构设计
• 2.3 系统功能介绍
• 3 监控终端硬件系统设计
• 3.1 硬件系统的总体设计方案
• 3.2 主控模块设计
• 3.2.1 处理器选型
• 3.2.2 核心板的设计
• 3.2.3 扩展板的设计
• 3.3 数据采集模块设计
• 3.3.1 处理器选型
• 3.3.2 信号分配器
• 3.3.3 数据采集电路
• 3.4 防雷系统设计
• 3.4.1 供电系统防雷
• 3.4.2 通讯系统防雷
• 3.4.3 传感器信号线防雷
• 4 软件系统设计
• 4.1 系统工作流程
• 4.2 系统软件设计
• 4.2.1 嵌入式Linux简介
• 4.2.2 Linux操作系统的移植
• 4.2.3 设备驱动程序开发
• 4.3 MiniGUI用户界面开发
• 4.4 用户程序开发
• 4.4.1 程序模块划分
• 4.4.2 数据采集线程设计
• 4.4.3 监控中心通讯线程设计
• 4.4.4 SMS异常报警线程设计
• 4.5 通讯协议的制定
• 5 系统测试
• 5.1 系统功能测试
• 5.2 通讯性能测试
• 5.3 易用性测试
• 5.4 稳定性测试
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢