基于LabVIEW的桥梁运行状态长期

基于LabVIEW的桥梁运行状态长期

论述铁路桥梁运行状态长期监测系统的设计方法，
介绍它的硬件组成、软件结构以及系统功能，本系统利用网络传感器、以太网技术和虚拟仪

器技术，在LabVIEW平台上实现了现场数据的网络化远程传输、监控和数据查询。
　　关键词：网络传感器；远程监控；LabVIEW；虚拟仪器?

Design of Long?term Bridge Monitoring System Based on LabVIEW

YANG Yan1, MA Zengqiang1, SHI Yancong2

(1.Department of Computer, Shijiazhuang Railway Institute,
Shijiazhua

ng 050043, China;
2.Department of Electrical Engineering, Shijiazhuang Railway Institute,
Shijiazh

uang 050043, China)

　　Abstract: The paper demonstrates the design method of long?term

bridge monitoring system. Not only the structure of its hardware and software b

ut also its functions are presented. With the application of technology of netwo

rked sensor、 Ethernet and virtual instrument, the networked transmission, monit

oring and querying of data information are realized by the developing platform o

f LabVIEW.
　　Keywords: networked sensor; remote monitoring; LabVIEW; VI

1硬件系统组成
　　监测系统框图如图1所示，该系统的监测内容主要包括：上行线列车运行特征，上、

下行线过车时上、下行线各孔跨中的横向振动；上行线重点监测孔跨中的竖向、横向振动，

竖向挠度、相关桥墩的横向振动、环境温度、钢轨温度、雨水情况等。各被测量经过相应的

传感器就近接入各个数据采集站，各采集站的数据经本地交换机送入局域网传送至远程监控

中心。
　　在本系统中，以Rabbit 3000微处理器为核心的各数据采集站是传感器技术与网络通信

技术相结合的结果，我们称之为网络化传感器，其结构图如图2所示。

　　网络传感器的关键部分采用美国Z?World公司的核心模块RCM3200，该模块使用新一代嵌

入式系统CPU——Rabbit 3000，它是8位高性能微处理器，其程序存储器中固化有当前流行

的Internet协议栈，如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP等，而且集成有10/100Base

T以太网接口，这样网络传感器在进行数据采集或完成I/O控制任务的同时，可以完成Inte

rnet协议处理，实现与上位机之间信息的实时发布与共享。每个网络传感器有

自己的IP地址和端口号，在整个监测系统中，可以安装多个网络传感器，用交换机相连，组

成以太网。
　　网络传感器实现了桥梁健康状态监测系统的完全数字化和网络化，使得测控网与信息网融为

一体，而且还可以做到“即插即用”，非常方便于系统的扩充和维护。?

　　在远程监控中心，有一个服务器，两台微机，其中一台用于远程现场数据的实时显示，另一

台用于数据查询。在这里可以实时显示列车通过桥头和桥中时的时间、车速、轴数、轴距(

根据这

些参数再结合桥梁跨中挠度及轴重监测的结果，可大致推断出列车的编组情况、

车辆

类型、载货情况(是否空车或空、重混编))、实时显示各采集量(如各孔桥梁竖向、横向振动

位移，主梁跨中横向、竖向加速度、挠度，相关桥墩的横向振动位移，重点实验主梁下缘应

力等)的时程曲线、最大值、超限报警等，列车通过后，所有数据入数据库保存。通过数据

查询系统可对库存数据进行分析、对比、处理等工作，用户还可查询每次列车过桥时各种被

测量的历史数据、曲线及其特征值。

2系统功能实现
　　在LabVIEW平台上建立远程监控系统，LabVIEW运用内嵌的TCP/IP网络通讯协议组通讯，通过

TCP/IP结点使用服务器/客户机模式实现局域网通信。
　　下面主要介绍远程监控中心数据实时采集控制、显示、分析功能的实现方法：首先，系统启

动桥头测速的TCP连接，监测是否有列车到达信号，如果有车到达则继续接收测速站的数据

，直到列车轴数大于等于4之后(目的是剔除虚警，因车头轴数≥4)，启动第一组的TCP连接(

若连接次数大于指定次数后，仍不能正确连接，则认为本组网络连接故障，退出本组数采，

启动第二组TCP连接)，测速监测循环继续接收测速站发来的数据，直至列车通过桥头后，断

开与测速站的TCP连接。每组数采循环采用两个TCP Read节点，第一个节点读出数据包长，

第二个节点根据包长将数据全部读出，然后将数据按通道拆分后，将每通道上传的传感器测

得的电压数据转换为相应的物理单位后送实时数据显示、极值统计并显示、检查是否超限，若超限则声光报警等。并对本组指定通道的振幅数据实时监测是否大于启动下组的启动

阈值，若是则启动下组的TCP连接