亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        道路層面響應(yīng)參數(shù)采集系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)*

        2018-03-08 05:41:59呂承舉紀(jì)少波廖寶梁徐懷民
        交通科技 2018年1期
        關(guān)鍵詞:機軟件存儲器上位

        王 豪 呂承舉 紀(jì)少波 廖寶梁 李 萌 徐懷民

        (1.山東大學(xué)能源與動力工程學(xué)院 濟南 250061; 2.山東省交通科學(xué)研究院 濟南 250031)

        目前,路基路面的健康狀態(tài)多采用傳統(tǒng)檢測設(shè)備對路基結(jié)構(gòu)進行定期定點檢測,利用有線布局的方式,工程量大,另外,此系統(tǒng)需要檢測人員到現(xiàn)場作業(yè),數(shù)據(jù)采集成本高[1-2]。文獻[3]開發(fā)了一套高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng),系統(tǒng)亦需要作業(yè)人員到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù),并對系統(tǒng)進行維護;文獻[4]開發(fā)了高速公路采集系統(tǒng),能夠采集高速公路的路況圖像,但依靠人工到現(xiàn)場測試數(shù)據(jù),無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長期自動監(jiān)測;文獻[5]研發(fā)的公路路面信息監(jiān)測系統(tǒng),將傳感器進行了集成設(shè)計,但系統(tǒng)只能監(jiān)測路面的信息,不能實時采集路基結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變情況。

        綜上,現(xiàn)有測試方法效率低,測試成本高,采集到的數(shù)據(jù)無法全面反映道路應(yīng)力、應(yīng)變變化規(guī)律,且無法長期保存。鑒于此,本文開發(fā)了一種無人值守的自動采集系統(tǒng),本系統(tǒng)將傳感器直接預(yù)埋在新建公路路基內(nèi),長期監(jiān)測道路多層面應(yīng)力參數(shù),并將處理后的數(shù)據(jù)永久保存至大容量閃速存儲器(Flash存儲器)中。系統(tǒng)采用太陽能鋰電池組供電,保證系統(tǒng)的長期運行;采用激光測距傳感器判斷是否有車輛到來,實現(xiàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制。該系統(tǒng)具有無人值守、自動采集數(shù)據(jù)的特點,不需要專門的人員在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)測試,降低了測試所需的人力、物力消耗,具有廣闊應(yīng)用前景。

        1 功能介紹

        本文開發(fā)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括4部分:太陽能充電鋰電池組電源、車輛到位感知模塊、數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)及上位機分析軟件。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)見圖1。

        圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

        太陽能充電鋰電池組電源包括鋰電池組及太陽能充電系統(tǒng)2部分,鋰電池組產(chǎn)生12 V的直流電源供給車輛到位感知模塊及數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)。當(dāng)鋰電池組電量降低至下限時,太陽能充電系統(tǒng)自動開啟為電池組充電,通過這種方式保證系統(tǒng)可長期運行。車輛到位感知模塊利用傳感器檢測車輛是否到位,并通過單片機及通訊電路將車輛的到位情況傳遞給數(shù)據(jù)采集及存儲系統(tǒng)。系統(tǒng)接收到車輛到位感知模塊的信號后,控制數(shù)據(jù)采集及存儲系統(tǒng)采集路基形變傳感器的信號。路基形變傳感器信號首先經(jīng)差分放大等處理后,進行數(shù)據(jù)采集,采集的同時將數(shù)據(jù)快速保存至靜態(tài)RAM(隨機存取存儲器)芯片內(nèi),待車輛駛過后,再將存儲至靜態(tài)RAM的信號及采樣時間存至大容量Flash存儲器內(nèi)。最后通過上位機軟件提取存儲器數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進行濾波處理后,從中提取有用信息反映道路應(yīng)變信息,并將處理后的數(shù)據(jù)進行保存。

        2 設(shè)計思路

        2.1 車輛到位感知模塊的設(shè)計

        車輛到位感知模塊包括激光測距傳感器、傳感器信號處理電路、單片機及通訊電路等4部分。總體功能見圖2,激光測距傳感器固定在路邊,當(dāng)車輛到達傳感器安裝位置時觸發(fā)傳感器信號,該信號經(jīng)施密特觸發(fā)電路整形處理后傳送給單片機,單片機根據(jù)該信號確定車輛是否到位,如車輛到位則利用通訊電路告知數(shù)據(jù)采集存儲單元,開始進行數(shù)據(jù)采集及存儲。

        圖2 車輛到位感知模塊功能示意圖

        2.2 數(shù)據(jù)采集存儲模塊的設(shè)計

        數(shù)據(jù)采集存儲單元包括路基形變測試傳感器、采集板及主控制器等3部分。所用的傳感器為全橋式應(yīng)變傳感器,傳感器外形見圖3。該傳感器受到外力作用時,導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料產(chǎn)生機械變形,從而引起材料電阻值發(fā)生相應(yīng)變化,由于道路應(yīng)變小導(dǎo)致應(yīng)變電阻變化范圍一般都很小,通過惠斯通電橋可將傳感器的微小電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化向外輸出。

        圖3 應(yīng)變傳感器外形圖

        采集板電路中通過2.5 V恒壓源MC1403給各傳感器供電,傳感器輸出信號首先送入LM258運算放大器進行差分放大,同時通過低通濾波電路對信號進行處理;初步處理的信號送入AD526可調(diào)增益放大器中對放大倍數(shù)進行二次調(diào)節(jié);調(diào)節(jié)后的電壓信號送入MAX197模數(shù)轉(zhuǎn)換單元中進行處理,處理后的信號通過連接主機板的接口傳送到主機板的高速RAM中。采集板功能示意見圖4。

        圖4 采集板功能示意圖

        主控制器以STC12C5A60S2單片機為控制核心;采用74HC573地址鎖存器及625128高速靜態(tài)RAM作為暫存單元,存放采集過程的臨時數(shù)據(jù);采用CH376S文件管理芯片擴展了大容量Flash存儲器接口電路;采用PCF8563實時時鐘芯片記錄每次采樣的時刻;通過MAX705硬件看門狗芯片保證整個工作的可靠性;此外,采用MAX232芯片實現(xiàn)了串口通信功能,方便后續(xù)系統(tǒng)功能的擴展。主控制器的功能示意見圖5。

        圖5 主控制器功能示意圖

        數(shù)據(jù)采集存儲模塊的測量精度與傳感器本身精度等級、傳感器安裝方式及模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換精度等因素有關(guān)。系統(tǒng)采用的應(yīng)變傳感器的精度等級為0.5%,模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換誤差理論上在0.5%以內(nèi),整個系統(tǒng)的誤差由上述誤差疊加而成,但由于各部分出現(xiàn)偏差的方向不完全相同,故系統(tǒng)誤差不是各部分誤差的簡單疊加,應(yīng)該根據(jù)均方根求得。系統(tǒng)在實際使用過程中受到外界干擾,其影響遠超過系統(tǒng)本身的誤差,需通過上位機軟件的濾波算法消除干擾的影響,提高信號的信噪比。

        2.3 上位機軟件的設(shè)計

        本文所開發(fā)的上位機軟件程序從Flash存儲器中提取數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)提取過程中根據(jù)存儲時的通道號、數(shù)據(jù)高位及數(shù)據(jù)低位,依次提取各通道的數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)采集存儲模塊得到各傳感器輸出的電壓信號,并通過傳感器的轉(zhuǎn)換系數(shù)將測量的電壓值轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的物理量,轉(zhuǎn)換系數(shù)通過對傳感器標(biāo)定得到,不同傳感器的轉(zhuǎn)換系數(shù)存在差異,故程序設(shè)計了轉(zhuǎn)換系數(shù)修改窗口,用于輸入各傳感器的轉(zhuǎn)換系數(shù)。每次修改后,程序會自動根據(jù)新的系數(shù)計算各通道信號對應(yīng)的物理量。程序設(shè)計了數(shù)字濾波算法程序,可對各通道信號進行數(shù)字濾波處理,減少干擾成分,提高信號的信噪比。軟件開發(fā)了各通道信號對比程序,可方便識別不同通道信號的特點。軟件能夠顯示圖像時域參數(shù),當(dāng)鼠標(biāo)移動時,窗口上方會同步顯示鼠標(biāo)焦點所在位置的橫、縱坐標(biāo)值,通過鼠標(biāo)框選可實現(xiàn)選定區(qū)域的放大顯示。程序具有數(shù)據(jù)存儲功能,可將提取后的數(shù)據(jù)及數(shù)字濾波后的數(shù)據(jù)進行存儲,方便后續(xù)開展分析工作。程序還增加了參數(shù)設(shè)置界面,可通過串口訪問主機板的主控單片機,并下傳設(shè)定的參數(shù),如果主機板收到設(shè)定的增益及時鐘參數(shù),則回饋信息給上位機程序。軟件具備聯(lián)機測試功能,該功能需要通過串口將電腦與自動采集系統(tǒng)的通訊端口相連,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳,上位機軟件界面見圖6。

        圖6 上位機軟件界面圖

        3 功能驗證

        通過現(xiàn)場試驗對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能進行驗證,應(yīng)變傳感器安裝方式如圖7所示,為反映道路不同層面的應(yīng)變情況,在道路不同層面安裝應(yīng)變傳感器;為反映同一層面的道路應(yīng)變情況,在同一層面間安裝不同傳感器測量道路水平方向拉、壓應(yīng)變。為保證傳感器的測量精度,傳感器安裝時應(yīng)保證載荷的作用線與傳感器受力軸線重合,避免產(chǎn)生附加力矩;另外,使用多個傳感器時,傳感器安裝位置的溫度應(yīng)盡量接近,以減少溫度對傳感器輸出信號的影響。

        圖7 傳感器布置示意圖

        現(xiàn)場試驗選用一輛4軸貨車(前2軸較輕,后2軸較重)進行道路應(yīng)變測試,當(dāng)車輛經(jīng)過到位感知模塊時,系統(tǒng)自動采集并存儲數(shù)據(jù),利用上位機軟件從大容量Flash存儲器中導(dǎo)出測試數(shù)據(jù),并選取通道1數(shù)據(jù)進行如圖8所示的數(shù)字濾波處理。

        圖8 信號濾波處理前后對比圖

        由圖8可見,上位機軟件使用的濾波方式不僅可以去除信號內(nèi)噪聲,提高信噪比,還能夠有效保留信號的峰谷值。此外,在荷載引起波峰出現(xiàn)前都有一個小波谷,如圖中2,6,10,13點,這是因為荷載靠近傳感器時對道路有一個壓縮過程。從基準(zhǔn)線到第一個波谷(1點到2點)是前軸輪載通過時產(chǎn)生的第一個壓應(yīng)變。從波谷到波峰之間的差值(2點到3點)是前軸輪載產(chǎn)生的第一個拉應(yīng)變對應(yīng)的電壓增量。然后從波峰到第二個波谷(3點到4點)是輪胎荷載離開傳感器時引起的應(yīng)變響應(yīng)。第4點到第5點則是輪胎荷載離開傳感器時引起的拉伸響應(yīng)。根據(jù)以上分析可知,每個軸產(chǎn)生的最大應(yīng)變響應(yīng)的電壓差就是該荷載引起的第一個波谷和第一個波峰之間(2個連續(xù)變形點)的電壓差值。故第2、3、4軸產(chǎn)生最大拉應(yīng)變的電壓差分別對應(yīng)6點和7點、10點和11點、13點和14點之間的電壓差。由上述變形點的選擇原則,計算出代表響應(yīng)指標(biāo)的2個連續(xù)變形點的電壓差值后,乘以各通道的轉(zhuǎn)換系數(shù)即得到應(yīng)變值。

        4 結(jié)語

        1) 本文開發(fā)的道路層面響應(yīng)參數(shù)采集系統(tǒng)具備無人值守功能,可實現(xiàn)路基應(yīng)變參數(shù)的自動采集。系統(tǒng)主要包括太陽能充電鋰電池組電源、車輛到位感知模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊及上位機分析軟件4個部分。

        2) 太陽能充電鋰電池組電源主要為車輛到位感知模塊和數(shù)據(jù)采集存儲模塊供電,當(dāng)電池電量不足時,系統(tǒng)自動利用太陽能為其充電,節(jié)約了從市區(qū)供電所消耗的人力物力,且使系統(tǒng)能不間斷地工作,保證了數(shù)據(jù)采集的完整性。

        3) 車輛到位感知模塊利用激光測距傳感器判斷車輛是否到位,并控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集及存儲系統(tǒng)能在接收到車輛到位信號后進入快速采集狀態(tài),并將采集到的數(shù)據(jù)暫存到SD卡中,在采集空檔時,再存入大容量Flash存儲器內(nèi)。上位機軟件可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波處理,并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的物理量,方便后續(xù)應(yīng)變信息的提取。

        4) 試驗驗證結(jié)果表明,當(dāng)有車輛經(jīng)過時,系統(tǒng)能夠自動判斷并進行數(shù)據(jù)采集和存儲,上位機軟件可以提取大容量Flash存儲器中的數(shù)據(jù),數(shù)字濾波后的信號信噪比有提高。

        [1] 隋海波,施斌,張丹,等.邊坡工程分布式光纖監(jiān)測技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2008,27(2):3725-3730.

        [2] 張開洪,李聰,張文會.基于ZigBee和GPRS的嵌入式橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報,2012,31(6):1116-1120.

        [3] 王華斌,萬慶.高速公路養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].地球信息科學(xué),2005(4):71-75.

        [4] 鄒國平,黃錚,郝國昌.基于PDA高速公路養(yǎng)護數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2007(6):97-101.

        [5] 劉穎,李剛,李鵬偉,等.嵌入式公路健康監(jiān)測傳感器系統(tǒng)設(shè)計[J].傳感器與微系統(tǒng),2013,32(7):81-84.

        猜你喜歡
        機軟件存儲器上位
        靜態(tài)隨機存儲器在軌自檢算法
        特斯拉 風(fēng)云之老阿姨上位
        車迷(2018年12期)2018-07-26 00:42:22
        “三扶”齊上位 決戰(zhàn)必打贏
        基于ZigBee和VC上位機的教室智能監(jiān)測管理系統(tǒng)
        道岔監(jiān)測系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計
        基于正交試驗法的北斗用戶機軟件測試用例設(shè)計
        PCI-e高速數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動與上位機軟件設(shè)計
        電子器件(2015年5期)2015-12-29 08:43:12
        以新思路促推現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上位
        存儲器——安格爾(墨西哥)▲
        基于Nand Flash的高速存儲器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        日本乱熟人妻中文字幕乱码69| 99福利网| 2021年性爱喷水视频| 亚洲国产精品成人一区二区在线| 无遮挡激情视频国产在线观看| 美女无遮挡免费视频网站| 人妻无码视频| 在线亚洲免费精品视频| 国产白浆在线免费观看| 国产精品无码久久久久成人影院| 精精国产xxxx视频在线| 中文字幕乱码中文乱码毛片| 麻豆久久91精品国产| 中文字幕在线日亚洲9| 亚洲AV无码一区二区三区人| 丝袜美腿爆炒国产在线观看| 日本熟女精品一区二区三区| 亚洲av不卡一区二区三区| 久久精品国波多野结衣| 久久国产劲爆内射日本| 久久精品国产av一级二级三级| 老师粉嫩小泬喷水视频90| 国产精品欧美久久久久老妞| 国产少妇一区二区三区| 国产一区二区三区日韩精品| 亚洲人成色777777老人头| www.日本一区| av网站国产主播在线| 国产特级毛片aaaaaa视频| 久久网视频中文字幕综合| 亚洲国产精品一区亚洲国产| 国产精品人成在线观看免费| 国产无遮挡无码视频免费软件 | 亚洲аv天堂无码| 亚洲中文字幕在线精品2021| 成午夜福利人试看120秒| 久久久精品欧美一区二区免费| 被暴雨淋湿爆乳少妇正在播放| 亚洲无人区乱码中文字幕能看| 久久9精品区-无套内射无码| 熟妇无码AV|