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　　【摘要】： 橋梁健康監測系統,是通過對橋梁結構狀態的監測與評估,為分析評估橋梁使用壽命、橋梁的養護、維修與管理決策提供科學的依據。 實現大型橋梁遠程實時監測、信息的網絡共享,是當今橋梁健康監測研究的重心。本文以實現遠程采集和信息的網絡共享為出發點,主要探討了橋梁健康監測系統數據采集網絡的形式,并對所采集數據的處理方法進行了研究。 本文首先系統的研究了橋梁健康監測數據采集系統的重要地位、設計方法和原則。研究并提出實現遠程采集和傳輸的方案:可以先建立起基于Ethernet的橋梁健康監測系統,然后再將該橋梁的Ethernet并入Internet,應用Internet提供的資源和條件,建立起某個地區乃至全國的橋梁結構健康監測系統,從而使實時的監測系統與現代網絡技術結合,實現真正意義上的遠程監測和信息的網絡共享。 其次,在對現場總線和以太網進行分析比較的基礎上,設計了基于CAN-以太網的橋梁健康監測系統和CAN-以太網網關。在該橋梁健康監測系統中,利用CAN總線連接現場測控設備,并通過CAN-以太網網關,有機地將設備網和信息網連接起來,從而實現橋梁監測現場數據的遠程采集和傳輸。應用此方案,可以在利用現有網絡的基礎上,充分發揮工業以太網和CAN現場總線的優勢,實現整個橋梁監測控制系統的網絡連接。 最后,對橋梁健康監測信息的處理方法,進行初步研究。將kalman濾波技術應用到橋梁健康監測中,以提高數據處理精度。為此,基于振動理論,建立了橋梁系統模型,并將其離散化;根據實際的離散時間系統,給出了采用Kalman濾波進行橋梁全結構的振動狀態估計方法;并且本文將多個傳感器的估計信息進行數據融合,以獲得比Kalman濾波更為精確的估計信息。仿真結果表明:離散Kalman濾波可以較為有效地去除傳感器噪聲,經過數據融合后的估計信息比單個傳感器的估計信息精度高。 【關鍵詞】：大型橋梁 健康監測 數據采集 數據融合 kalman濾波
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TP274.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.113689
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插圖索引9-10
• 附表索引10-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題的提出及意義11-12
• 1.2 國內外橋梁健康監測應用研究現狀12-14
• 1.3 橋梁結構健康監測研究中存在的問題14-15
• 1.4 橋梁結構健康監測研究的發展方向15
• 1.5 本文的結構15-16
• 第二章 橋梁健康監測系統數據采集網絡研究16-23
• 2.1 橋梁健康監測數據采集系統的重要地位16-17
• 2.2 橋梁健康監測數據采集系統的設計原則和方法17-18
• 2.2.1 數據采集系統硬件設計方法17-18
• 2.2.2 數據采集系統軟件設計方法18
• 2.3 基于Internet的數據采集網絡研究18-22
• 2.3.1 必要性和意義18-19
• 2.3.2 實現方式分析19-21
• 2.3.3 實現方案研究21-22
• 2.3.3.1 基于工業以太網的方案21
• 2.3.3.2 工業以太網與現場總線共存的方案21-22
• 2.4 本章小結22-23
• 第三章 基于CAN-以太網的橋梁健康監測系統數據采集網絡23-37
• 3.1 相關背景知識23-25
• 3.1.1 CAN總線與以太網相關背景知識23-24
• 3.1.2 TCP/IP協議24-25
• 3.2 基于CAN-以太網的橋梁健康監測系統數據采集網絡25-27
• 3.3 CAN-以太網網關的設計27-34
• 3.3.1 芯片選擇及介紹27-28
• 3.3.2 CAN接口設計28-31
• 3.3.3 以太網接口設計31-34
• 3.3.4 CAN-以太網網關設計34
• 3.4 CAN-以太網網關協議轉換34-36
• 3.5 本章小結36-37
• 第四章 信息融合技術在橋梁健康監測中的應用研究37-52
• 4.1 信息融合在橋梁健康監測中應用的可行性分析37-38
• 4.2 信息融合在橋梁結構健康監測中應用研究38-41
• 4.2.1 融合的基本原理38-39
• 4.2.2 信息融合的特點39
• 4.2.3 信息融合的過程39-40
• 4.2.4 信息融合結構的選擇40-41
• 4.3 信息融合方法的確定41-51
• 4.3.1 現有橋梁結構健康監測數據處理方法及其局限性42-43
• 4.3.2 卡爾曼濾波技術43-51
• 4.3.2.1 卡爾曼濾波原理43-44
• 4.3.2.2 離散系統的卡爾曼問題分類44
• 4.3.2.3 離散Kalman濾波算法44-47
• 4.3.2.4 分布式Kalman濾波融合算法47-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第五章 基于離散Kalman濾波的橋梁健康監測數據融合技術研究52-60
• 5.1 橋梁結構系統模型的建立52-55
• 5.1.1 模型的建立52-53
• 5.1.2 系統模型離散化53-55
• 5.2 融合模型55-56
• 5.3 算法驗證56-59
• 5.4 本章小結59-60
• 結論60-62
• 參考文獻62-65
• 致謝65-66
• 附錄A 攻讀學位期間所發表的學術論文目錄66