[发明专利]一种大型斜拉桥索力在线监测系统

权利要求书

1.一种大型斜拉桥索力在线监测系统，包括加速度传感器、现场采集站和远程监控中心，其特征在于，所述加速度传感器安装在斜拉桥的拉索上，所述现场采集站中设置有索力采集工控机与数据集成工控机，所述索力采集工控机与加速度传感器连接，所述索力采集工控机、数据集成工控机分别与远程监控中心连接；并在索力采集工控机上装载有用于采集加速度信号的索力采集程序，所述远程监控中心设置有WEB服务器与数据库服务器，所述索力采集程序采集加速度信号批量发送至数据集成工控机装载的桥梁采集客户端程序，由桥梁采集客户端程序对加速度信号进行处理实时求出索力，以对斜拉桥索力进行监测。

2.根据权利要求1所述的一种大型斜拉桥索力在线监测系统，其特征在于，所述加速度传感器通过信号调理仪与索力采集工控机连接。

3.根据权利要求1所述的一种大型斜拉桥索力在线监测系统，其特征在于，所述索力采集工控机、数据集成工控机通过现场交换机与远程监控中心的中心交换机连接。

4.根据权利要求1所述的一种大型斜拉桥索力在线监测系统，其特征在于，所述加速度传感器为CA-YD-188压电式加速度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种大型斜拉桥索力在线监测系统，其特征在于，所述WEB服务器中装载有数据服务端程序。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种大型斜拉桥索力在线监测系统，对斜拉桥索力进行在线监测，其特征在于，具体实施步骤如下：

第一步：搭建在线监测系统

搭建加速度传感器、现场采集站及远程监控中心，加速度传感器安装在斜拉桥的拉索上，加速度振动信号由电缆线接入现场采集站的信号调理仪，再传输至索力采集工控机，索力采集工控机上装载索力采集程序，该程序采集加速度信号批量发送至数据集成工控机装载的桥梁采集客户端程序，由桥梁采集客户端程序对加速度信号进行处理并实时求出索力；

第二步：开发软件平台

(1)软件平台由索力采集程序、桥梁采集客户端、数据服务端程序及WEB展示平台组成；

(2)本在线监测系统设计有两个采集端：索力采集程序与桥梁采集客户端程序；

第三步：设计数据处理流程

(I)数据采集，拉索的振动信号首先由索力采集程序通过API接口进行实时高速采集，所得数据为一个经过封装的二维矩阵结构，该结构中包含通道号、电压值及采集时间，索力采集程序对该矩阵进行遍历，并将通道号与加速度传感器编号建立映射关系，而后通过TCP协议将数据发送至桥梁采集客户端程序，桥梁采集客户端程序接收数据后进行处理；

(II)数据缓存，在桥梁采集客户端程序中进行数据缓存控制；

(III)频谱分析，首先对缓存空间中的数据量进行检测，当缓存空间被填满后开始进行多线程频谱分析，由定时器计时，每计时时间T触发一次回调，此时线程完成一次频谱分析并输出一个索力值；

第四步：基频提取

由索力与各阶自振频率关系可知，拉索功率谱上的各个峰值在理论上等间距，且间距的值即为拉索的基频，根据该原理，设计基于频谱分组的自振频率搜索算法，而后根据搜索到的自振频率求取基频f₁；

第五步：结果可视化

提取出所有拉索的基频，并根据提取的基频计算出全桥索力，再由WEB展示平台进行可视化呈现监测。

7.根据权利要求6所述的一种大型斜拉桥索力在线监测系统，其特征在于，第二步中，索力采集程序、桥梁采集客户端程序、数据服务端程序采用.NET Framework平台的WPF技术实现，WEB展示平台采用Java EE技术实现。

8.根据权利要求6所述的一种大型斜拉桥索力在线监测系统，其特征在于，第三步中，数据缓存空间采用线程安全的ConcurrentQueue对象实现。