Высокоскоростная система сбора данных для мониторинга состояния конструкции моста
Вступление
Вибрация моста, вызванная движением транспорта, ветром, землетрясениями или расположенными рядом механизмами, будет представлять серьезную угрозу для моста. Если характер возмущающей вибрационной волны совпадает с естественной формой вибрации моста, энергия колебаний будет продолжать накапливаться в элементах конструкции и не может быть быстро рассеяна. В конце концов, это приведет к повреждению моста. В этом решении используется распределенная система сбора данных Advantech, которая обеспечивает прочное и надежное решение для мониторинга состояния моста.
Требования системы
Существуют различные модели вибрационных сигналов объекта. Отслеживая сигналы вибрации моста и создавая модели, мы можем сравнить смещение осциллограмм, чтобы отслеживать состояние конструкции. Для мониторинга необходимо установить в общей сложности 32 акселерометра в каждой составной части моста, причем для измерений необходимо использовать акселерометры IEPE. Поскольку датчики должны быть установлены на протяжении сотен метров, идеальным вариантом будет размещение системы сбора и вычислений на месте, чтобы минимизировать длину кабеля для датчиков и сократить объем передачи данных и нагрузку на внутренний сервер. Поскольку акселерометры и устройства сбора данных должны быть установлены на открытом воздухе, система также должна быть устойчива к погодным условиям и влажности. Клиент использует Python для разработки программного обеспечения и алгоритмов, поэтому ему необходимо напрямую собирать данные с модуля DAQ через Python API.
Описание системы
Граничный EtherCAT-контроллер AMAX-5580 компании Advantech с модульным DAQ-шасси iDAQ-964 и модулем сбора данных о вибрации iDAQ-801 проводит распределенный мониторинг сигналов акселерометров в реальном времени. Как правило, частота вибрации моста составляет менее 1 кГц, частота дискретизации iDAQ-801 составляет 256 кС/с с разрешением дискретизации 24 бита, обеспечивая чрезвычайно высокую частоту анализа в частотной области. Модуль имеет встроенный фильтр сглаживания для предотвращения искажений, вызванных частотой срабатывания акселерометров выше или близкой к частоте выборки, что может привести к ошибкам при анализе в частотной области.
Для обработки и анализа данных используется EtherCAT-контроллер AMAX-5580, который также может обеспечить соединение до 100 метров между узлами DAQ, что позволяет реализовать сценарий крупномасштабных измерений и требования удаленного мониторинга. Кроме того, модульная система iDAQ имеет широкий температурный диапазон от -20 °C до 60 °C, а корпус из алюминиевого сплава может противостоять электромагнитным помехам в окружающей среде, что идеально подходит для применения вне помещений. Мы также предоставляем комплект для разработки программного обеспечения DAQNavi, который поддерживает несколько языков программирования для любых потребностей разработки. В данном проекте клиент использует Python для разработки алгоритма и программного обеспечения, которое может собирать данные с помощью нашего API DAQNavi Python от модулей iDAQ.
Реализация проекта
- AMAX-5580: граничный контроллер EtherCAT
- iDAQ-964: 4-слотовое шасси iDAQ для AMAX-5580
- iDAQ-801: 8-канальный модуль IEPE DSA iDAQ, 256 кСм/с
- DAQNavi/SDK: Комплект для разработки ПО
Системная диаграмма
Вывод
В этом случае аналогово-цифровой высокоскоростной сбор данных, многоканальный одновременный сбор данных и встроенные устройства сбора данных являются тремя основными элементами для реализации этого приложения. Решения Advantech, начиная от источника питания IEPE, высокоскоростного сбора сигналов и заканчивая высокоэффективной компьютерной вычислительной платформой (AMAX-5580) и комплектом для разработки программного обеспечения (DAQNavi), играют важную роль в реализации мониторинга состояния моста. Что еще более важно, программу разработки программного обеспечения iDAQ-801 можно выполнять с помощью API-интерфейсов DAQNavi. Используя API-интерфейсы для разработки, существующий алгоритм также может быть беспрепятственно реализован. Это сокращает время разработки, а также затраты на управление впоследствии.