專利名稱：一種橋梁遠程監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及自動化領域，特別涉及一種橋梁遠程監測系統。
背景技術：
現有技術橋梁監測方法主要包括以下三種方式一、傳統的監測方式。
現有技術中最傳統的監測方式是采用人工進行數據的測量、記錄和處理。該監測方式測量速度慢，完成橋梁結構的一次采集數據耗時較長，難以保證各測點數據工作狀態的一致性。例如8:00與10:00測的數據由于溫度的影響造成橋梁結構工作狀態不一致，再加上測點位置的不同，在處理時就較難消除溫度的影響，數據的處理就變成比較復雜。而且數據在測量、記錄、處理過程中難免引入人為的誤差甚至錯誤。由于橋梁地域分散，多處偏遠地區，多為高空作業，橋梁施工和運營期間人工測量數據工作難度大。
二、利用GSM(泛歐數字蜂窩移動通信系統)網建立連接的橋梁遠程監測方式。
采用GSM連接的橋梁遠程監測技術實施方式的工作過程為傳感器通過電纜線接到采集儀，采集儀采用現場RS485總線連接到電平轉換單元上，電平轉換單元采用RS232接口連接到GSM數據傳輸單元，GSM數據傳輸單元通過通信基站進入GSM網絡與監測中心GSM數據傳輸單元建立點對點連接。GSM數據傳輸單元通過RS232接口連接到監測中心計算機建立連接，實現橋梁的遠程監測。
采用GSM連接的橋梁遠程監測方式是利用GSM網絡的電路交換的話音業務建立點對點的數據建立連接，通過數據中心計算機分別控制橋上各采集儀采集數據。此種方法的數據中心與各處采集設備的鏈接是采用點對點的方式，數據中心同一套設備在同一時間只能采集一座橋梁或一個采集儀相連接的傳感器數據。而且對總線上的設備控制也是點對點的控制方式，故數據采集的速度慢、操作繁瑣。數據傳輸方法是基于移動通信2.0G技術，數據中心計算機必須配備專用的數據傳輸模塊和移動電話卡，使用極不方便。數據傳輸速度慢、費用高、建立大型監控網比較困難。
三、利用光纜建立連接的橋梁遠程監測方式。
利用光纜建立連接的橋梁遠程監測技術實施方式的工作過程為傳感器通過電纜線接到采集儀，采集儀采用現場RS485總線連接到控制終端機上，控制終端機連接到光電轉換器接入遠程光纜網絡，再通過監測中心光電轉換器與監測中心計算機建立連接，實現橋梁的遠程監測。
利用光纜建立連接的橋梁遠程監測方式是利用專用光纜或租用電信公用光纜建立數據連接，監測中心計算機控制采集設備完成數據采集或通過設置控制終端機實現數據的自動采集。此種方法的缺點是成本高、維護難度大、監測中心比較固定，組建大型監控網比較困難。
因此，如何在橋梁分布零散的情況下組建大型監控網，實現橋梁的遠程監測，是目前需要解決的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種橋梁遠程監測系統，用于在橋梁分布零散的情況下組建大型監控網，能夠通過IE實現橋梁的遠程監測。
具體說，本發明提供一種橋梁遠程監測系統，該系統包括安裝在橋梁上的傳感器、與傳感器相連的采集儀、與采集儀相連的智能控制單元、包括數據收發單元和數據處理單元的監測中心服務器以及登陸到監測中心服務器的終端；所述采集儀采集與其相連傳感器的數據；所述智能控制單元控制所述采集儀采集數據，發送到所述數據收發單元；所述數據收發單元將接收到的數據，發送到所述數據處理單元；所述數據處理單元，對所述數據收發單元接收到的數據進行具體操作，并把處理結果存儲到所述監測中心服務器中，再通過所述終端顯示。
優選地，所述數據的處理包括對接收到的數據進行解析、存儲、分析、顯示。
優選地，所述數據收發單元包括主線程單元和線程池單元；所述線程池單元包括執行具體操作的輔線程子單元；所述主線程單元控制調用相應具體操作對應的輔線程子單元；所述輔線程子單元執行對應的具體操作，將執行結果存儲到所述監測中心服務器中，并將執行完畢的反饋信息發送到所述主線程單元。
優選地，所述智能控制單元通過DTU數據傳輸單元和通信基站接入GPRS或者CDMA網絡，連接到因特網，再通過路由器連接所述監測中心服務器。
優選地，所述傳感器為多數個，安裝在一個或者多數個采集設備上；所述采集儀的每個通道對應采集一個傳感器的數據。
優選地，所述智能控制單元為一個或多個，根據所述監測中心服務器的控制信息控制所述采集儀。
優選地，所述終端為工作站、掌上電腦或者手機。
優選地，所述采集儀根據所述智能控制單元接收到的所述監測中心服務器發送的控制信息進行數據采集。
優選地，所述系統進一步包括數據庫服務器；所述監測中心服務器將處理后的數據備份存儲在所述數據庫服務器中。
優選地，所述監測中心服務器接收到異常數據時，發送報警信號至終端。
本發明實例所述橋梁遠程監測系統，包括安裝在橋梁上的傳感器、與所述傳感器相連的采集儀、與所述采集儀相連的智能控制單元、以及包括數據收發單元、數據處理單元的監測中心服務器以及登陸到監測中心服務器的終端。所述數據處理單元根據數據收發單元接收到的數據執行具體的數據處理操作，并將處理結果通過數據收發單元發送到所述監測中心服務器中，再通過登陸該監測中心服務器的終端進行顯示。監測中心服務器是通過網絡設備與所述智能控制單元相通信的，當終端需要對所述橋梁系統進行監測時，所述終端只需通過IE登陸到所述監測中心服務器上即可。
進一步，采集儀的控制采用分級控制模式，即終端向監測中心服務器提交控制命令，監測中心服務器控制智能控制單元，智能控制單元控制各采集儀。同一總線上的采集儀在智能控制單元的控制下可以同時并行的工作，能夠實現數據采集的快速性。
圖1為本發明所述系統第一種實施方式結構圖；圖2為本發明所述系統第二種實施方式結構圖；圖3為本發明所述系統第三種實施方式結構關系圖；
圖4為本發明所述監測中心計算機的數據處理流程圖。
圖中1、監測中心服務器，101、數據收發單元，102、數據處理單元，1011、主線程單元，1012、線程池單元，2、網絡設備，3、路由器，4、終端，5、Internet，6、通信基站，7、DTU(數據傳輸單元)，8、智能控制單元，9、采集儀，10、傳感器，11、數據庫服務器，12、GPRS/CDMA網絡，13、防火墻。
具體實施例方式
本發明提供一種橋梁遠程監測系統，用于在橋梁分布零散的情況下組建大型監控網，實現橋梁的遠程監測。
為了使本技術領域的技術人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
參見圖1，該圖為本發明所述系統第一種實施方式結構圖。
本發明所述橋梁遠程監測系統第一種實施方式，包括安裝在遠程設備上的傳感器10、與所述傳感器10相連的采集儀9、與所述采集儀9相連的智能控制單元8、包括數據收發單元101和數據處理單元102的監測中心服務器1以及登陸到監測中心服務器1的終端4。
所述采集儀9用于采集與其相連傳感器10的數據；所述智能控制單元8接收所述采集儀9采集的數據，發送到所述監測中心服務器1的數據收發單元101；所述數據收發單元101將接收到的數據，發送到數據處理單元102，并將數據處理單元102的處理結果發送到監測中心服務器1中，再通過終端4顯示。
數據處理單元102，對所述數據收發單元101接收到的數據進行解析、存儲、分析、顯示等操作，并把處理結果存儲到所述監測中心服務器1中。
監測中心服務器1對外開放Web服務，各終端4都可以使用IE通過INTERNET直接對監測中心服務器1進行訪問、操作、控制等操作。
通過本發明實施例所述系統，能夠實現橋梁集中監測，操作簡單。在橋梁分布離散的實際情況下，能夠實現高度集成的監測系統。
所述數據的處理包括對接收到的數據進行解析、存儲、分析、顯示。
由于本發明實施例所述橋梁遠程監測系統，包括安裝在遠程設備上的傳感器10、與所述傳感器10相連的采集儀9、與所述采集儀9相連的智能控制單元8，以及包括數據收發單元101、數據處理單元102的監測中心服務器1中。所述數據處理單元102根據數據收發單元101接收到的數據執行具體的數據處理操作，并將處理結果通過數據收發單元101發送到所述監測中心服務器1中，再通過登陸該監測中心服務器1的終端4進行顯示。監測中心服務器1是通過網絡設備2與所述智能控制單元8相通信的，當終端4需要對所述橋梁系統進行監測時，所述終端4只需通過IE登陸到所述監測中心服務器1中即可。
參見圖2，該圖為本發明所述系統第二種實施方式結構圖。
本發明所述系統第二種實施方式相對于第一種實施方式，所述數據收發單元101，進一步可以包括主線程單元1011和線程池單元1012。
所述線程池單元1012包括執行具體操作的輔線程子單元。
所述主線程單元1011控制調用相應具體操作對應的輔線程子單元，所述輔線程子單元調用數據處理單元102中對應的具體操作的子單元，將執行結果存儲到所述監測中心服務器1中，并將執行完畢的反饋信息發送到所述主線程單元1011。
本發明所述數據處理單元102進一步可以包括數據解析子單元、數據存儲子單元、數據分析子單元、數據顯示子單元。(圖2中未示出)。
所述輔線程子單元可以包括接收輔線程、發送輔線程、解析輔線程、存儲輔線程、分析輔線程、顯示輔線程等對應具體操作的輔線程。
所述接收輔線程在所述主線程單元1011調用下，接收發送到所述監測中心服務器1的數據。
所述發送輔線程在所述主線程單元1011調用下，發送控制命令到所述智能控制單元8。
所述解析輔線程對應于所述數據處理單元102的數據解析子單元，當所述主線程單元1011控制調用所述解析輔線程時，所述解析輔線程調用數據解析子單元，由數據解析子單元執行具體的數據解析操作。
所述存儲輔線程對應于所述數據處理單元102的數據存儲子單元，當所述主線程單元1011控制調用所述存儲輔線程時，所述存儲輔線程調用數據存儲子單元，由數據存儲子單元執行具體的數據存儲操作。
所述分析輔線程對應于所述數據處理單元102的數據分析子單元，當所述主線程單元1011控制調用所述分析輔線程時，所述分析輔線程調用數據分析子單元，由數據分析子單元執行具體的數據分析操作。
所述顯示輔線程對應于所述數據處理單元102的數據顯示子單元，當所述主線程單元1011控制調用所述顯示輔線程時，所述顯示輔線程調用數據顯示子單元，由數據顯示子單元執行具體的數據顯示操作。
所述線程池單元1012還可以包括用于身份合法驗證的身份驗證子線程。
所述主線程單元1011在調用所述線程池單元1012中每個具體輔線程之前，可以首先調用身份驗證子線程。在進行通訊前首先要建立連接，建立連接時需要進行身份驗證。只有當驗證身份合法后才準許連接，否則不能建立連接；從而保證通訊的安全性。
所述監測中心服務器1還可以包括用戶管理單元，用于驗證用戶的合法身份，并可以根據實際需要增加新的合法用戶。
下面以接收所述智能控制單元8發送的數據為例，具體說明監測中心服務器1的工作過程。
監測中心服務器1監聽網絡端口，當收到一個或多個數據傳輸單元7的連接請求時，所述監測中心服務器1建立一個或多個Socket(套接字)連接。通過同時建立一個或多個連接，以便實現同時對一個或多個橋梁的監控。
監測中心服務器1監聽數據收發單元101的接收狀態，當監測中心服務器1監聽到有數據到達時，通知主線程單元1011。
主線程單元1011啟動線程池單元1012，調用接收輔線程，執行具體的接收過程。
然后對接收到的數據進行數據校驗后，可以存儲到存儲區，在將執行結果反饋給主線程單元1011。
所述數據收發單元101包括線程池單元1012，使監測中心服務器1的同一套設備，能夠同時對多座橋梁進行實時監測，提高了資源的利用率，降低了建立數據中心的成本。同時檢測多個橋梁主要是通過建立多個連接來實現的。通過線程池單元才能使整個系統更好的工作。本發明所述系統實施例建立多個連接是充分條件，包括多線程即線程池單元是必要條件。
優選實施方式，本發明所述系統還可以包括數據庫服務器11，數據庫服務器11用于存儲用戶管理數據、處理后數據等監測數據。為遠程終端4用戶使用監測數據提供了方便。
線程池不是簡單的多線程。在一個程序中，并不是線程越多響應越快。基本上代碼結構合理，線程數目和CPU個數相等就可以。如果有支持超線程的CPU，則應相應增加線程。
多線程技術主要解決處理器單元內多個線程執行的問題，它可以顯著減少處理器單元的閑置時間，增加處理器單元的吞吐能力。但如果對多線程應用不當，會增加對單個任務的處理時間。
對于一般的應用，考慮到需要及時的響應用戶界面，可以把交互和調度等工作放在主線程單元里面，此線程占用CPU開銷極小，可以忽略。另開的任務線程數目則最好符合上面的原則。
優選方式，調度程序在所有工作線程都繁忙時候再創建新線程，達到限定數目后不再創建新線程，轉而把任務加入待處理隊列。
任務線程設計成一個循環，除非主線程單元通知，否則永不中止。每一次循環首先檢查任務隊列，如果發現有待處理任務，則處理，并標記此任務為“正在處理”。處理完成后從隊列中刪除此任務。
線程池單元包括線程池管理器(Thread Pool Manager)用于創建并管理線程池。
輔線程子單元即工作線程單元(Work Thread)線程池單元中的輔線程。
任務接口(Task)每個任務必須實現的接口，以供工作線程調度任務的執行。
任務隊列用于存放沒有處理的任務。
本發明第一種實施方式所述智能控制單元可以通過DTU數據傳輸單元和通信基站接入GPRS或者CDMA網絡，連接到因特網，再通過路由器連接所述監測中心服務器。
終端4可以是各種形式的工作站，也可以為掌上電腦、手機等終端形式。
該終端4可以使用IE通過INTERNET直接對監測中心服務器1和/或數據庫服務器11進行訪問、操作、控制等操作，從而實現橋梁的遠程監測。
這樣組建監控網，除了必要的采集儀等設備就不需增加其它設備，降低成本。采集儀等設備的安裝簡單方便，并且監控網組網方便；而且終端4可以隨時隨地登陸到監測中心服務器1或數據庫服務器11，具有很大的靈活性。
當然，所述傳感器10可以為多數個，安裝在一個或者多數個采集儀上。
所述采集儀9的每個通道對應采集一個傳感器10的數據。
所述智能控制單元8可以為一個或多個，根據所述監測中心服務器1的控制信息控制所述采集儀9。
所述智能控制單元8可以自動控制采集儀9采集所述傳感器10數據，也可以根據所述智能控制單元8接收到的所述監測中心服務器1發送的控制信息進行數據采集。所述監測中心服務器1是通過終端4進行訪問控制的。
這樣，所述采集儀9的控制就是采用了分級控制模式。即終端4控制監測中心服務器1，監測中心服務器1控制智能控制單元8，智能控制單元8控制各采集儀9。同一總線上的采集儀9在智能控制單元8的控制下可以同時并行的工作，實現了快速采集數據。
同時，所述智能控制單元可以通過DTU數據傳輸單元7和通信基站6接入GPRS或者CDMA網絡，連接到因特網，再通過無線網絡連接所述監測中心服務器1。
所述監測中心服務器1當接收到異常數據時，可以發送報警信號。
參見圖3，該圖為本發明所述系統第三種實施方式結構關系圖。
下面結合圖3具體說明本發明所述系統第三種實施方式的工作過程。
傳感器10通過電纜線接到采集儀9，采集儀9采用現場總線可以是RS485總線或CAN總線，連接到智能控制單元8上。智能控制單元8可以采用RS232接口連接到DTU 7。DTU 7可以通過通信基站6進入移動的GPRS網絡12或聯通CDMA網絡12接入Internet 5。再通過防火墻13及路由器3與監測中心服務器1建立數據連接，實現橋梁的遠程監測。
終端4的控制命令通過Internet 5發送到監測中心服務器1，再通過Internet5、DTU 7發送到智能控制單元8，智能控制單元8解析命令控制各采集儀9同時工作。采集儀9完成數據采集操作后，回傳數據給智能控制單元8，智能控制單元8將所需數據打包發送回監測中心服務器1。監測中心服務器1在接收到數據后，對數據進行解析、存儲、分析、顯示等操作。并把最終處理的結果發送到所述終端4。
當數據出現異常時，監測中心服務器1產生報警信息發送到其相連的終端4。
智能控制單元8的控制參數，可以通過監測中心服務器1設置。從而實現智能控制單元8的定時自動測量。當采集儀9測量完成后將數據回傳到監測中心服務器1，并將測量數據存儲到智能控制單元8的存儲器中，這樣就可以避免因網絡不通而造成數據丟失。
智能控制單元8在工作時會根據現場采集設備出現的問題，比如電壓異常，傳感器異常，總線異常等，發送各類報錯或報警信息。當連接不到監測中心服務器1時，還可以根據智能控制單元8存儲器中存儲的管理者手機等終端發送短信報警信息。
參見圖4，該圖為本發明所述監測中心服務器的數據處理流程圖。
S10、啟動線程池。
S20、確定有需要執行輔線程。然后執行步驟S30。
S30、判斷線程池隊列是否已滿，若是執行步驟S40；否則執行步驟S50。
線程池隊列的最大極限是預先設定的，可以根據實際需要設定不同的數量。
S40、動態分配線程池隊列空間，然后執行步驟S50。
動態分配線程池隊列空間是指預先分配給每個輔線程一定數量的隊列空間，當然這個隊列空間遠小于上述線程池隊列的最大極限。當線程池隊列數量大于上述設定的隊列空間時，動態分配給該輔線程預定數量的隊列空間。該預定數量可以等于上述第一次分配的隊列空間數量，也可以大于或者小于上述第一次分配的隊列空間數量。具體的預定數量可以根據實際需要進行設定。
當然線程池隊列的最大極限的設定都是可以滿足動態分配線程池隊列空間的需求的。
即使當動態分配線程池隊列空間后的隊列空間等于線程池隊列的最大極限時，也是可以等待線程池中先進先出的線程執行后，再排隊進入線程池。
S50、將要執行的一個或多個輔線程的地址放入線程池隊列。
線程池隊列中只是記錄需要執行的輔線程的地址。
S60、線程池通過該輔線程地址完成數據處理單元的調用。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種橋梁遠程監測系統，其特征在于，該系統包括安裝在橋梁上的傳感器、與傳感器相連的采集儀、與采集儀相連的智能控制單元、包括數據收發單元和數據處理單元的監測中心服務器以及登陸到監測中心服務器的終端；所述采集儀采集與其相連傳感器的數據；所述智能控制單元控制所述采集儀采集數據，發送到所述數據收發單元；所述數據收發單元將接收到的數據發送到所述數據處理單元；所述數據處理單元對所述數據收發單元接收到的數據進行具體操作，并把處理結果存儲到所述監測中心服務器中，再通過所述終端顯示。
2.根據權利要求1所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述數據的處理包括對接收到的數據進行解析、存儲、分析、顯示。
3.根據權利要求1或2所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述數據收發單元包括主線程單元和線程池單元；所述線程池單元包括執行具體操作的輔線程子單元；所述主線程單元控制調用相應具體操作對應的輔線程子單元；所述輔線程子單元執行對應的具體操作，將執行結果存儲到所述監測中心服務器中，并將執行完畢的反饋信息發送到所述主線程單元。
4.根據權利要求1所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述智能控制單元通過DTU數據傳輸單元和通信基站接入GPRS或者CDMA網絡，連接到因特網，再通過路由器連接所述監測中心服務器。
5.根據權利要求1所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述傳感器為多數個，連接在一個或者多數個采集儀上；所述采集儀具有多數個通道，每個所述通道采集與之相連的傳感器的數據。
6.根據權利要求4所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述智能控制單元為一個或多個，根據所述監測中心服務器的控制信息控制所述采集儀。
7.根據權利要求1所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述終端為工作站、掌上電腦或者手機。
8.根據權利要求1或2所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述采集儀根據所述智能控制單元接收到的所述監測中心服務器發送的控制信息進行數據采集。
9.根據權利要求8所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述系統進一步包括數據庫服務器；所述監測中心服務器將處理后的數據備份存儲在所述數據庫服務器中。
10.根據權利要求9所述的橋梁遠程監測系統，其特征在于，所述監測中心服務器接收到異常數據時，發送報警信號至所述終端。
全文摘要
本發明公開一種橋梁遠程監測系統，包括安裝在橋梁上的傳感器、與傳感器相連的采集儀、與采集儀相連的智能控制單元、包括數據收發單元和數據處理單元的監測中心服務器以及登陸到監測中心服務器的終端；采集儀采集與其相連傳感器的數據；智能控制單元接收所述采集儀采集的數據，并發送到數據收發單元；數據收發單元將接收到的數據發送到數據處理單元，數據處理單元對數據收發單元接收到的數據進行具體操作，并將數據處理單元處理結果存儲到監測中心服務器中，再通過終端顯示。本發明提供一種橋梁遠程監測系統，用于在橋梁分布零散的情況下組建大型監控網，能夠通過IE實現橋梁的監測。
文檔編號G05B19/418GK101038488SQ200710106928
公開日2007年9月19日 申請日期2007年5月9日 優先權日2007年5月9日
發明者吳國松, 黃自桂, 胡永軍, 鄒永遠, 張樂, 孫明星, 舒亞健, 漆國秋, 郝章喜, 吳明生, 盧勤 申請人:重慶交通大學, 重慶國通土木工程技術有限公司