斜拉桥拉索索力检测管理系统【开题报告】.doc

毕业设计开题报告 电子信息科学与技术 斜拉桥拉索索力检测管理系统 选题的背景与意义 斜拉桥是具有重大社会、经济、政治乃至军事意义的大型建筑，为保障其正常运营和服务、防止桥梁结构灾害事故的发生，需要对其拉索进行有效的结构（尤其是索力）安全检测，在检测过程中，实时性、精确性、可靠性和可用性都需要一定的要求。远程检测系统的构建和远程数据传输技术的应用是实现远程监控管理的关键，诸多指标将影响远程监控管理系统的建设、运营和维护成本等经济指标，以及稳定性和可靠性。 桥梁拉索振动检测一般通过低频加速度传感器进行振动信号的拾取，并在AD转换后由下位机完成数据的预处理，再经由通信系统传输到上位机进行储存、诊断、监控和预警。嵌入式技术是远程监控系统开发的主流技术，可以在一个片上系统中实现信号处理、数据分析、数据传输等功能，可以解决桥梁远程监控中前端系统的安装空间和长期供电等问题。 桥梁拉索远程监控系统主要由现场的监测点子系统（下位机）、监控中心系统以及监控查询子系统三部分构成。基于嵌入式技术开发的下位机主要负责振动信号的采集处理和频谱分析等功能，基于数据库技术开发的监控中心上位机负责索力计算、数据存储、时间同步和监控指令等任务，上位机和下位机之间采用能支持多种和（或）多个通信信道组合使用的混合通信协议进行数据传输，基于Web技术开发的在线监控查询系统通过互联网实现监控人员的远程查询、监控预警等功能。在互联网上建立基于Web平台的嵌入式监控系统，可以使管理人员不必亲临现场，就能通过互联网及时了解企业中各个被监控设备的状态，做出实时决策。 研究的基本内容与拟解决的主要问题： 以大桥索力检测为例，设计监控服务管理系统。整个的设计主要分为三个层面：监控点子系统（下位机）、监控中心系统、监控查询系统。本文研究的重点在于后两项，即如何如何搭建监控中心系统、监控查询系统。因此，在下位机数据采集这一块，我们基于前人研究的基础，提取之前资料库中已有的相关大桥索力数据为后面的软件平台做准备。沿用之前监控中心系统的主要设计理念，并根据实际情况进行适当的完善，重点在于设计并搭建监控查询系统平台，实现对下位机采集数据的查询与管理，用户检测等问题。 1、整体架构：（监控点子系统、监控中心系统、监控查询系统） 图1 监控系统整体架构 监测点子系统（下位机）需要承担监测数据的采集、本地存储和传输等功能，同时对监控指令承担传输、命令解析、监测仪器动作控制等功能，基于嵌入式J2SE技术开发实现振动信号处理算法，对传感器采集到的振动信号进行初步的分析处理，转化为基频数据信息，然后自主地根据信道的实际状况调用嵌入式混合通信协议接口进行数据传输和接收监控调度指令。 监控中心系统需要提供相应的中心支持和服务，当监测点子系统上传数据后，在监控中心系统进行数据的汇总分析和处理，更新对应监测点的当前状态和数值、追加历史记录，并根据预设的阈值信息进行报警或进行相应的控制响应和处理，还需要为监控查询子系统的各种监视和控制功能提供服务。 监控查询子系统负责人机交互，需要提供系统管理以及维护人员在远程进行查询和控制功能，包括在线实时数据查询、数值标注、阈值报警和监控指令查询等功能，报警的结果也可以通过短信、邮件等方式进行通知，实现良好的用户体验。远程查询子系统基于B/S架构实现，用户可直接通过浏览器查询实时数据和历史数据。具有管理员权限的用户还可对用户和拉索信息进行管理。 涉及到的主要技术问题： 监控管理系统的架构设计，包括对下位机、上位机系统功能的设计，以及监控端对数据的存储、传输以及查询和管理框架。 系统开发平台，包括上下位机的软硬件平台选取，以及基于Java语言开发平台和数据库的选取。 （3）远程查询子系统端有关用户操作的人机交互设计，包括实现系统功能并美化界面所需的相关语言及技术。这是本文研究的重点所在。 研究的方法与技术路线： 1、监控管理系统的架构设计 图2 监控管理系统结构及工作原理 前端下位机用于对斜拉桥拉索的振动检测和基频提取，基于纯嵌入式系统实现，主要负担振动加速度信号的采集，以及加速度信号的初步处理得出基频数据的任务。监控中心上位机主要是对基频进行数据处理和存储，以及收发各种交互指令，采用J2SE技术整合spring框架和hibernate框架基于PC实现。远程查询系统负责人机交互和数据查询，采用必威体育精装版的B/S（浏览器/服务器）架构基于J2EE的SSH技术开发，为用户提供良好的体验。在通信系统交互上，上、下位机间，采用嵌入式混合通信系统进行数据和指令的传递交互，根据信道的状况和带宽灵活地传输数据，而在数据采集接收服务器与前端查询服务器之间通过数据库交互。 2、系统开发平台选取 2.1 下位机 ARM系的S3C2410硬件平台和Linux的开源操作系统，需要从BootL