運用PXI總線采集卡和LabVIEW編程進行大橋整體康健檢測
東海大橋作為中國首座跨海大橋，耗資14億美元，于2004年完結(jié)通車。六車道的大橋?qū)⑸虾Ｅc洋山島連在了一同，大橋全長33.5千米，并描繪成S形以避開臺風和波浪區(qū)，以包管車輛安全行進。
咱們建立了一個布局安康監(jiān)測(SHM)體系，它可以供給很多的數(shù)據(jù)來評價大橋損壞和退化程度、布局功能情況、關(guān)于突發(fā)性災(zāi)禍的反響。運用這些數(shù)據(jù)可以對橋梁的描繪和締造技能進行研究。上海巨一科技發(fā)展有限公司(JUST ONE Technology)運用根據(jù)NI PXI的數(shù)據(jù)收集(DAQ)體系和NI LabVIEW軟件，被選中來建立這個布局安康監(jiān)測體系。
咱們運用根據(jù)NI PXI的數(shù)據(jù)收集體系，源于其杰出的鞏固性和細巧的體積，適用于放置在大橋的保護區(qū)域中。事實證明，體系在裝置結(jié)束后成功地戰(zhàn)勝了大橋所遇到的濕度、塵埃、轟動和化學腐蝕等各種難題。運用LabVIEW，工程師可以進行重要的實時剖析，一起，可以對大橋上很多的傳感器發(fā)生的信號進行離線處置。
一.硬件體系設(shè)置
對東海大橋施行監(jiān)控需求運用超越500個傳感器，在大橋每段都放置了加速度計和FBG光學傳感器，來收集環(huán)境鼓勵所惹起的頻率呼應(yīng)。一起，大橋還裝備了風速儀和壓式傳感器，以記載頻率呼應(yīng)所對應(yīng)的環(huán)境條件。大橋每一段還設(shè)有一個數(shù)據(jù)收集站，裝備NI PXI-4472B動態(tài)信號收集卡(DSA)從周圍的加速度計收集關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。
別的，咱們運用NI PXI-6652同步模塊和NI PXI-6602計數(shù)器模塊，以及NI PXI-8187機箱控制器，來處置數(shù)據(jù)收集的同步問題。
在對東海大橋上的體系進行設(shè)置時，咱們給每個PXI機箱都裝置了一個GPS，運用脈沖每秒(PPS)和IRIG-B守時信號別離進行信號同步和工夫標識。PPS每秒傳輸一千萬脈沖，為每個機箱供給采樣基準時鐘。這使得收集模塊可以在100納秒的分辨率下對大橋上一切設(shè)備的通道完結(jié)準確同步采樣。
二．軟件體系設(shè)置
從大海大橋體系獲取原始數(shù)據(jù)后，咱們需求對其進行剖析和處置，然后為用戶供給結(jié)尾信息。咱們將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街虚g監(jiān)測中間進行處置器密布離線處置，而PXI控制器則擔任進行即時處置作業(yè)。
1.離線剖析
東海大橋體系中首要進行的離線剖析是多通道信號頻譜剖析和模態(tài)剖析。咱們把這兩種核算都放在一個離線區(qū)域，這里有許多功能強大的電腦運轉(zhuǎn)LabVIEW，由LabVIEW高檔信號處置工具包和LabVIEW體系辨識工具包一起處置數(shù)據(jù)。
由于一般的布局模態(tài)剖析運用及丈量呼應(yīng)的辦法關(guān)于像東海大橋這樣大型的分布式布局是不適用的，所以咱們采用了另一個可操作的模態(tài)剖析辦法。顛末這種辦法，自然環(huán)境和車輛行進對大橋所發(fā)生的影響力將作為鼓勵信號，大橋傳感器所收集的信號將作為呼應(yīng)信號，然后，運用隨機子空間辨認(SSI)算法對模態(tài)參數(shù)進行核算，這種辦法運用了只輸出體系辨認技能，將在LabVIEW高檔信號處置工具包中完結(jié)。
2.在線剖析
為了可以監(jiān)測大橋的實時布局安康狀況，在加速度計收集到數(shù)據(jù)后，東海大橋體系可以實時地核算出共振頻率。由于咱們在收集數(shù)據(jù)的一起，需求實時并行地對數(shù)據(jù)進行處置，所以共振頻率的核算有必要疾速高效。SSI算法可以完美地進行這些運算，但需求進行太多的實時運算。為了戰(zhàn)勝這個艱難，咱們運用了遞歸隨機子空間辨認(RSSI)算法。當數(shù)據(jù)被收集后，數(shù)據(jù)的值將被導入算法，以核算新的共振頻率。只需顛末一個初始化期間，RSSI算法就能以極快的速度運轉(zhuǎn)，核算實時頻率值。
3.總結(jié)
運用NI PXI設(shè)備構(gòu)建的數(shù)據(jù)收集和處置體系，為東海大橋——世界上最大型的大橋之一，供給完美的監(jiān)測處置方案。兩位從未運用過LabVIEW的工程師，運用LabVIEW軟件，連系LabVIEW高檔信號處置和LabVIEW體系辨認工具包，只用了三個月的工夫就開發(fā)了整套東海大橋監(jiān)測體系。得益于體系的易用性和NI一流的效勞撐持，只需三位工程師便可完結(jié)整座大橋的監(jiān)測作業(yè)，由此將保護本錢控制在最低。
借助于準確的GPS同步和工夫標識、NIPXI動態(tài)信號收集硬件設(shè)備和LabVIEW軟件，咱們的團隊成功地為東海大橋建立了一個鞏固的、模塊化、牢靠且低保護的高精度監(jiān)測體系
