1、毕业设计开题报告电子信息科学与技术斜拉桥拉索索力检测管理系统一、选题的背景与意义斜拉桥是具有重大社会、经济、政治乃至军事意义的大型建筑，为保障其正常运营和服务、防止桥梁结构灾害事故的发生，需要对其拉索进行有效的结构（尤其是索力）安全检测，在检测过程中，实时性、精确性、可靠性和可用性都需要一定的要求。远程检测系统的构建和远程数据传输技术的应用是实现远程监控管理的关键，诸多指标将影响远程监控管理系统的建设、运营和维护成本等经济指标，以及稳定性和可靠性。桥梁拉索振动检测一般通过低频加速度传感器进行振动信号的拾取，并在AD转换后由下位机完成数据的预处理，再经由通信系统传输到上位机进行储存、诊断、监控和
2、预警。嵌入式技术是远程监控系统开发的主流技术，可以在一个片上系统中实现信号处理、数据分析、数据传输等功能，可以解决桥梁远程监控中前端系统的安装空间和长期供电等问题。桥梁拉索远程监控系统主要由现场的监测点子系统（下位机）、监控中心系统以及监控查询子系统三部分构成。基于嵌入式技术开发的下位机主要负责振动信号的采集处理和频谱分析等功能，基于数据库技术开发的监控中心上位机负责索力计算、数据存储、时间同步和监控指令等任务，上位机和下位机之间采用能支持多种和（或）多个通信信道组合使用的混合通信协议进行数据传输，基于WEB技术开发的在线监控查询系统通过互联网实现监控人员的远程查询、监控预警等功能。在互联网上
3、建立基于WEB平台的嵌入式监控系统，可以使管理人员不必亲临现场，就能通过互联网及时了解企业中各个被监控设备的状态，做出实时决策。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题以大桥索力检测为例，设计监控服务管理系统。整个的设计主要分为三个层面监控点子系统（下位机）、监控中心系统、监控查询系统。本文研究的重点在于后两项，即如何如何搭建监控中心系统、监控查询系统。因此，在下位机数据采集这一块，我们基于前人研究的基础，提取之前资料库中已有的相关大桥索力数据为后面的软件平台做准备。沿用之前监控中心系统的主要设计理念，并根据实际情况进行适当的完善，重点在于设计并搭建监控查询系统平台，实现对下位机采集数据的查询与管
4、理，用户检测等问题。1、整体架构（监控点子系统、监控中心系统、监控查询系统）图1监控系统整体架构监测点子系统（下位机）需要承担监测数据的采集、本地存储和传输等功能，同时对监控指令承担传输、命令解析、监测仪器动作控制等功能，基于嵌入式J2SE技术开发实现振动信号处理算法，对传感器采集到的振动信号进行初步的分析处理，转化为基频数据信息，然后自主地根据信道的实际状况调用嵌入式混合通信协议接口进行数据传输和接收监控调度指令。监控中心系统需要提供相应的中心支持和服务，当监测点子系统上传数据后，在监控中心系统进行数据的汇总分析和处理，更新对应监测点的当前状态和数值、追加历史记录，并根据预设的阈值信息进行报
5、警或进行相应的控制响应和处理，还需要为监控查询子系统的各种监视和控制功能提供服务。监控查询子系统负责人机交互，需要提供系统管理以及维护人员在远程进行查询和控制功能，包括在线实时数据查询、数值标注、阈值报警和监控指令查询等功能，报警的结果也可以通过短信、邮件等方式进行通知，实现良好的用户体验。远程查询子系统基于B/S架构实现，用户可直接通过浏览器查询实时数据和历史数据。具有管理员权限的用户还可对用户和拉索信息进行管理。2、涉及到的主要技术问题（1）监控管理系统的架构设计，包括对下位机、上位机系统功能的设计，以及监控端对数据的存储、传输以及查询和管理框架。（2）系统开发平台，包括上下位机的软硬件平
6、台选取，以及基于JAVA语言开发平台和数据库的选取。（3）远程查询子系统端有关用户操作的人机交互设计，包括实现系统功能并美化界面所需的相关语言及技术。这是本文研究的重点所在。三、研究的方法与技术路线1、监控管理系统的架构设计图2监控管理系统结构及工作原理前端下位机用于对斜拉桥拉索的振动检测和基频提取，基于纯嵌入式系统实现，主要负担振动加速度信号的采集，以及加速度信号的初步处理得出基频数据的任务。监控中心上位机主要是对基频进行数据处理和存储，以及收发各种交互指令，采用J2SE技术整合SPRING框架和HIBERNATE框架基于PC实现。远程查询系统负责人机交互和数据查询，采用最新的B/S（浏览器
7、/服务器）架构基于J2EE的SSH技术开发，为用户提供良好的体验。在通信系统交互上，上、下位机间，采用嵌入式混合通信系统进行数据和指令的传递交互，根据信道的状况和带宽灵活地传输数据，而在数据采集接收服务器与前端查询服务器之间通过数据库交互。2、系统开发平台选取21下位机ARM系的S3C2410硬件平台和LINUX的开源操作系统，需要从BOOTLOADER、内核、根文件系统移植来搭建开发平台，以在该平台上支持实现整套嵌入式桥梁拉索振动检测设计。基于J2SE的嵌入式开发模式，并在此基础上搭建了JAVA开发框架，实现嵌入式斜拉桥振动检测技术的应用测试。22上位机包括监控中心上位机子系统和远程查询子系
8、统。监控中心子系统基于J2SE的SPRING架构和HIBERNATE数据库操作来进行开发，而远程查询子系统则基于JAVA的WEB应用版J2EE中的SSH（即STRUTS、SPRING、HIBERNATE框架）架构，采用了IBM的MYECLIPSE开发IDE，可以很方便的进行相关WEB程序的开发。并用MYSQL作为提供的数据库支持，同时需要安装APACHE的免费开放源代码WEB应用服务器TOMCAT作为运行平台。图3SSH整体框架图3、查询系统人机交互设计远程查询子系统基于B/S（浏览器/服务器）架构实现，用户可直接通过浏览器查询实时数据和历史数据，具有管理员权限的用户还可对用户和拉索信息进行管
9、理。图4远程查询子系统功能框图系统需要体现的主体功能和效果是用户在远程实现在线注册，和数据的查询、管理。用户登录后，可在浏览器端呈现相关的数据以及图表（如线图、饼图、柱图），这些数据图表实时呈现了大桥当前的基频、索力等信息，并还可进行历史数据查询及其他更多的管理操作，同时对于异常数据，还设有报警显示。用户操作界面选用JAVA语言开发，选取了基于开源JAVA虚拟机的JAMVM、GNU的CLASSPATH类库，以及嵌入式J2SE开发语言环境进行研究和开发工作。同时基于JQUERY的绘图，实时数据更新图表，让用户对桥梁拉索状态的掌握更详细，直观。四、研究的总体安排与进度1、第一阶段30天（2011年
10、1月1日2011年1月30日）任务安装并运行开发环境，进一步熟悉和掌握JAVA的语法结构和重要的封装类，熟悉JQUERY,JSP等构建平台的基础技术，界面设计等。进一步熟悉FLASH的制作，与EXT2等技术。进度102、第二阶段29天（2011年1月31日2011年2月28日）任务研究监控系统的各个功能，同时熟悉大桥索力监控当中有关下位机与上位机的数据采集与存储，数据传输与通信，监控系统的数据管理与查询等具体的原理与工作流程。同时加强对监控系统的数据管理与查询系统的认识，深刻理解监控系统的数据管理与查询工作流程与设计框架，尤其是平台以及软件系统的搭建。进度303、第三阶段31天（2011年3月
11、1日2011年3月31日）任务完成系统平台的搭建和功能设计，并准备毕业设计中期检查。然后一周时间测试并完善代码。进度704、第四阶段20天（2011年4月1日2011年4月20日）任务集成测试，性能测试，系统查询管理测试。完善毕业论文，准备毕业论文的文档。进度100五、主要参考文献1刘斌JAVAWEB整合开发M北京电子工业出版社,20072杜家荣,马建红,滕振宇JAVA网络编程与技术实践M北京清华大学出版社,20083胡葭,方勇基于JAVA的嵌入式远程监控系统J遥测遥控,2005,2654邓阿群,俞欢军,胡上序基于JAVA的嵌入式系统开发平台设计与实现J信息与控制,2005,341009608
12、5槐博超,王铮基于互联网的嵌入式远程监控系统的研究J微计算机信息,2007,23320008026金真,唐明浩,蒋琳INTERNET远程监控系统的嵌入式实现方法J计算机工程,2006,3210245037王洪顺,郑明玉,方臻明斜拉索索力测量方法研究J山西建筑,2008,34240302028李惠,欧进萍斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现I系统设计J土木工程学报,2006,3949李惠,欧进萍斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现II系统实现J土木工程学报,2006,39410MINGLWANG,MAGNETOELASTICMETHODOFSTRESSMONITORINGINSTEELTENDONS
13、ANDCABLESBRIDGE,RESEARCHCENTERUNIVERSITYOFIIIIONSATCHICAGO11KKALAITZAKIS,EKOUTROULIS,VVLACHOSDEVELOPMENTOFADATAACQUISITIONSYSTEMFORREMOTEMONITORINGOFRENEWABLEENERGYSYSTEMSJMEASUREMENT,34,20037583毕业设计文献综述电子信息科学与技术斜拉桥拉索索力检测管理系统摘要斜拉桥具有重要的社会意义，定期检测斜拉桥的索力是十分必要的。在本文中，主要阐述了索力检测监控管理系统平台的搭建，以及其中用到的一些技术，并分析了各
14、项技术在国内外发展的历史与研究现状。最后总结概括了本设计用到的一些理论与技术的基础。关键字远程监控WEB嵌入式交互一、概述斜拉桥是具有重大社会、经济、政治乃至军事意义的大型建筑，为保障其正常运营和服务、防止桥梁结构灾害事故的发生，需要对其拉索进行有效的结构（尤其是索力）安全检测。斜拉桥拉索索力监测管理系统意旨在互联网上建立基于WEB平台的嵌入式远程监控管理系统。远程监控是指本地计算机通过网络系统（特别是INTERNET）对远端的设备进行监测与控制，包括设备的远程数据采集、远程监控和远程维护。通过远程监控，管理人员不必亲临现场或恶劣的环境就可以对现场的工作情况进行监视，完成参数设置与调整，进行故
15、障恢复等1。二、研究历史与现状国际标准化组织ISO和INTERNET组织在网络管理中都做了大量的工作，并提出了各自的协议标准和服务。如ISO的公共管理信息服务及协议CMIS/CMIP，INTERNET的简单网络管理协议SNMPV1/V2【3】。但是由于历史原因，ISO提出的CMIS/CMIP协议并没有得到广泛的利用，而INTERNET提出的SNMP协议却受到了广大工业界的欢迎，许多公司都在此协议标准的基础上推出了各自的信息管理产品和系统，例如SUN公司的SUNNETMANAGER，惠普公司的OPENVIEW，IBM公司的NETVIEW/6000等。然而早期的这些信息管理系统大多都是基于单一主机
16、的MANAGERAGENT模式，网络管理软件从各个AGENT收集信息数据，在本地由网管主机实现对信息的处理。这种方式极大的加重了网管主机的运算负荷，因此使得其运转效率大大降低。加之，相关参数的绘制与显示也要依赖于相应的网管平台，没有一个统一的监控界面，因此给管理员用户的操作和使用带来了一定的困难3。如今，WEB/JAVA技术的飞速发展和广泛使用使得人们将分布式网络管理的模式提上议案并得以实现，这种监控管理模式不仅体现在低端网管信息的收集上，同时也优化了用户端的监控和管理界面。在近些时期，以ADVENT公司的NETMONITOR为代表的新型网络管理系统走进人们的视野，它将用户界面直接呈现在WEB
17、浏览器之上，使用户可以直接通过WEB浏览器实现对信息的检索、管理和监控。这种基于WEB浏览器的管理系统使得用户不必再学习复杂的界面操作技术，而只需要像平常浏览网页一样就能够完成网络信息管理工作，并且它的良好移植性使得其最大限度的实现了跨平台操作，避免了单一的基于特定平台的局限性。目前像惠普公司，IBM公司等都在他们的新产品中加入了基于WEB技术的支持，这无疑是在同一管理界面上的一种成功的尝试。我国也购买了大量传统集中式的网络管理平台，进行一系列全国性、行业性计算机网络的建设。在嵌入式远程监控的实现平台上，目前主流上采用的是32位RISC精简指令集嵌入式ARM芯片6，具有体积小、功耗低、低成本、
18、高性能的特点，在远程监控、工业控制等领域深受商业开发和科研用户的亲睐。三、现状分析及发展动向1、基于WEB的嵌入式监控系统现状分析WEB技术弥补了以往传统监控系统的不足，我们将WEB技术用于远程监控系统网络管理的优点总结如下（1）用户的工作平台上只需要IE或NETSCAPE等浏览器而不需要其他任何软件就可以实现对系统的监控管理。WEB技术的成熟发展使得其新版本不断出现，有利于对系统的升级。WEB浏览器对浏览器的硬件配置要求并不高，且它存在于多个操作平台上，独立操作这些平台只需要连接到INTERNET上即可实现，非常方便。加之WEB浏览器的多媒体功能使得界面的显示更加生动丰富，而不单单只以纯文本
19、的形式表现。（2）简单的操作界面替换了以往的软件包，极大简化了用户上手操作的过程，用户不必花费额外学习软件的时间。而且，所有的数据操作对用户来说都是透明的，用户不必关心数据的来源，只要交给服务器和数据库去处理即可。（3）基于WEB技术的远程监控还使得系统功能更加易于扩展，系统只需要对WEB服务器嵌套新的函数即可实现，非常适合小客户端的使用。并且，由于连接了互联网，极大的摆脱了空间和地理的限制，只需通过浏览器就可以实时监控设备的运行状态。运用WEB技术实现设备的远程监控，已经越来越多地成为设备监控系统不可或缺的一部分。同样，微电子技术也在不断地创新和进步，嵌入式系统成为计算机应用的一个新领域，具
20、有功能强、实时性强、可靠性高和结构小巧等优点。基于嵌入式WEB的远程监控在传统远程监控的基础上又融合了WEB和嵌入式技术，可提供比传统远程监控更为强大的功能，将成为今后远程监控技术发展的主流方向。基于WEB的嵌入式方案系统结构大致为在现场设备上配备微型嵌入式WEB服务器，负责对现场数据的采集、收集、存储和转发，并和远程监控主机进行交互，如图1所示。该方案的好处在于实时性高，可靠性强对现场数据可以实行实时的采集与发送；与现场设备连接的嵌入式WEB服务器之间若出现故障也不会影响到其他设备的监控。图1基于WEB的嵌入式监控系统2、远程监控中交互技术的发展在远程监控管理系统中，最关键的就是实现设备、服
21、务器、用户三者之间的交互。目前在服务器端，动态的网页实施技术主要有CGI（COMMONGATEWAYINTERFACE），PHP（HYPERTEXTPREPROCESSOR），JAVAAPPLET，ASP和JSP等。（1）CGI是运行在服务器上的一段程序，提供同客户端HTML的接口，用户请求通过这些程序接收并返回给用户。CGI的缺点是对于用户的每个请求都要创建新的进程来运行CGI程序，因此非常耗费资源，并且CGI对于不同的服务器移植起来非常复杂。（2）PHP缺乏规模支持和多层结构支持。它只可通过SUNJAVA的JAVACLASS和EJB获得支持；对于大负荷站点，PHP只能采取分布式算法；并且对
22、于不同的数据库，例如ORACLE，MYSQL，SYBAS等，其接口都不相同，非常不利于统一。（3）JAVAAPPLET技术是将JAVA小程序APPLET下载到客户端直接进行操作。这种技术由于分散了处理器的的负担，因此提高了系统的效率，而界面的直观也增强了交互的实时性。但是由于APPLET要在浏览器端运行，因此增加了本地的开销。所以运用也并不广泛。（4）ASP是一套微软开发的服务器端脚本环境。通过ASP可以结合HTML网页、ASP指令和ACTIVEX原件建立动态的交互性WEB服务器应用程序。包括所有嵌在HTML内的脚本程序，所有的程序都在服务器端执行。ASP最大的优点就是仅将结果返回给用户，这几
23、大的减轻了用户浏览器的负荷，提高了交互的效率。（5）使用JSP技术，WEB页面开发人员可以使用最新的XML技术来设计和格式化最终页面。由于JSP将生成内容的逻辑封装成包放在TAG和JAVABEAN组件中，并捆绑成小脚本在服务器端运行，对用户浏览器的要求最低。JSP的可重用部件技术利用可重用的、跨平台的部件来执行复杂处理，使其如同其他JAVA技术一样可以“一处开发，处处运行”。同时，JSP还得到了众多平台及服务器的支持。由此我们可以看出，JSP技术是远程监控交互系统中比较优的选择。在一定程度上，JSP技术增强了系统交互的实时性，JSP技术广泛应用的JAVABEAN封装了系统的大部分功能，不但利于
24、程序员的快速实现，也利于系统移植。目前已有利用JSP进行远程故障诊断的尝试。四、总结及研究思路斜拉桥拉索索力监控系统整体采用B/S（BROWSER/SERVER）结构模式，共有三层体系结构，最低层为数据采集系统，从现场各类传感器设备中采集数据，执行控制指令；第二层为实时信息处理系统，由现场采集的数据及其相关信息写入挂接在这一层的WEB服务器和数据库服务器中，对数据进行统计、分析等处理，将实时数据，历史数据等以WEB的形式实时发布；实时发布的信息通过网络同第三层客户端相连，客户计算机可以通过浏览器直接使用和监测现场采集的数据。选择基于WEB技术的嵌入式监控管理系统是我们最佳的方案，而在设计监控管
25、理交互系统时则首选JSP技术。JSP技术调用内嵌在网页上的JAVABEAN小程序在服务器建立于监控主机的连接，实现监控计算机与数据库通信的同时，还通过SOCKET接口与WEB服务器通信，并接受来自JAVA服务器发出的控制命令。当用户访问系统时，浏览器向WEB服务器发出HTTP请求，通过SOCKET连接将实时数据显示在JSP页面上返回给用户。JSP技术作为SUN软件公司的企业解决方案J2EE的一部分，在网络安全、数据传输及数据库的访问上都具有明显的优势。参考文献1李恒超,张家树基于嵌入式WEB远程监控系统研究J西南交通大学学报,2003,3832孙文波,卢建军基于WEB远程监控技术比较J西南科技
26、学院学报,2002,2223扬寒海,吴建平,李钟辉基于WEB的分布式网络实时监控的设计与实现J软件学报,1999,1044宋广军,张敬,王睿基于WEB的温湿度远程监控系统J微计算机信息,2004,01145槐博超,王铮基于互联网的嵌入式远程监控系统的研究J微计算机信息,2007,23326黄卫平,浅析ARM微处理器嵌入式系统的应用,时代经贸下旬,2008,677金真,唐明浩,蒋琳INTERNET远程监控系统的嵌入式实现方法J计算机工程,2006,3218王洪顺,郑明玉,方臻明斜拉索索力测量方法研究J山西建筑,2008,34249LINYANG,ZHIZHONGGUOANINTEGRATEDMI
27、SUSINGINTERACTIVEGRAPHICSINTERFACEFORDISTRIBUTIONSYSTEMJPOWERENGINEERINGSOCIETYGENERALMEETING,2007,14244129861710JESSEJAMESGARRETTAJAXANEWAPPROACHTOWEBAPPLICATIONSJADAPTIVEPATH,FEBRUARY18,2005本科毕业设计（20届）斜拉桥拉索索力监测管理系统摘要【摘要】斜拉桥拉索索力监测管理系统意旨在互联网上建立基于WEB平台的嵌入式远程监控管理系统，从而方便人们对大桥的健康状况进行实时监控。本系统主要由现场的监测点子系统
28、（下位机）、监控中心系统以及监控查询子系统三部分构成，实现本地计算机通过网络系统对远端的设备进行监测与控制，包括设备的远程数据采集、远程监控和远程维护等，开发的重点是B/S（浏览器/服务器）架构的监控中心及查询系统的实现。论文分析阐述了基于嵌入式的索力检测技术以及远程监控系统所涉及到的相关技术和原理，设计并实现了基于WEB技术的远程索力监测管理系统，通过实际测试使得用户可以从远端对大桥的基频、索力等信息进行实时信息及历史记录的查看和监控管理，并使用JQUERY技术进行图表绘制，优化了用户界面。【关键字】索力检测；远程监控；嵌入式；交互ABSTRACT【ABSTRACT】CABLESTAYEDC
29、ABLEFORCEDETECTIONANDMANAGEMENTSYSTEMINTENTTOESTABLISHTHEWEBBASEDPLATFORMFORTHEEMBEDDEDREMOTEMONITORINGANDMANAGEMENTSYSTEMONTHEINTERNET,THUSFACILITATETHEREALTIMESUPERVISIONFORCONDITIONSOFBRIDGETHESYSTEMCONSISTSOFMONITORINGPOINTSYSTEMTHELOWERPOSITIONMACHINE,CONTROLCENTERSYSTEMANDMONITORINGQUERYSUBSYS
30、TEM,WHICHMAKESTHELOCALCOMPUTERREMOTEMONITORANDCONTROLEQUIPMENTSTHROUGHTHENETWORKSYSTEM,INCLUDINGREMOTEDATAACQUISITIONOFEQUIPMENTS,REMOTEMONITORING,REMOTEMAINTENANCE,ETCTHISARTICLEFOCUSESONTHEDEVELOPMENTOFCONTROLCENTERSYSTEMINB/SBROWSER/SERVERSTRUCTUREANDMONITORINGQUERYSUBSYSTEMTHETHESISELABORATEDTHE
31、EMBEDDEDFORCEDETECTIONTECHNOLOGIESANDTHEMONITORINGSYSTEMANDTHERELEVANTTHEORIES,THENDESIGNANDREALIZETHEWEBBASEDCABLEFORCEDETECTIONANDMANAGEMENTSYSTEMTHROUGHTHETESTINGPROGRESS,USERSCANVIEWTHEREALTIMEORHISTORICALINFORMATIONOFTHECABLEBASEFREQUENCYANDCABLEFORCEINDISTANCEADDITIONALLY,THEJQUERYTECHNOLOGYHE
32、LPSTODRAWTHERELEVANTGRAPHICSWHICHOPTIMIZESTHEUSERINTERFACE【KEYWORDS】CABLEFORCEDETECTIONREMOTEMONITORINGEMBEDDEDINTERACTION目录1绪论1811斜拉桥拉索索力监测研究的背景和意义1812斜拉桥索力监测技术的研究现状18121索力检测技术研究现状18122基于WEB的远程监控系统研究现状1913斜拉桥拉索索力检测管理系统的作用和意义2114本文的主要工作和论文结构222斜拉桥索力监测管理系统技术原理2421斜拉桥索力检测的理论基础和常见方法2422拉索振动信号的采集处理26221
33、振动频率检测法的原理26222振动信号的采集和预处理27223振动信号基频的提取方法2823远程监控系统技术原理29231远程监控系统的基本功能29232远程监控系统技术30233基于BS技术的远程监控系统3224基于嵌入式系统索力检测技术32241嵌入式系统介绍32242嵌入式远程监控系统3325UI用户界面的概念与设计35251UI的概念35252UI的现状与发展363系统设计3731系统总体设计37311系统架构设计37312系统功能设计3832监控中心设计39321需求分析与流程设计39322模块功能设计40323数据库设计41324远程通信设计42325系统UI设计434开发实现44
34、41嵌入式下位机开发实现4442监控中心开发运行环境构建4443UI组件选取4844远程监控系统功能实现49441功能流程图49442通信协议开发50443数据接口开发51444后台管理模块开发52445前台监控查询模块开发5445交互性设计和优化565系统测试与应用6151系统功能测试61511通信协议测试61512下位机联调测试61513后台管理测试62514监控功能测试6352工程应用实践66521工程背景66522测试结果666总结与展望6961本文工作总结6962展望69参考文献71致谢错误未定义书签。1绪论11斜拉桥拉索索力监测研究的背景和意义斜拉桥又称斜张桥，它的跨度能力比梁式桥
35、更大，在大跨度桥梁中是最主要的桥型。斜拉桥的桥面由连接到桥塔上的钢缆直接吊起而成，其基本构成主要包括索塔、主梁和斜拉索，是一种新型结构形式的桥梁。斜拉桥的索塔型式主要有倒Y型、H型、A型及独柱等，建筑材料主要分为混凝土型和钢型。在布置上，斜拉桥主要分为单索面、斜索面、平行双索面等。索塔和锚箱是整个斜拉桥的传力载体，对斜拉桥的成桥线型起着决定性的控制作用1。斜拉桥具有重大社会、经济、政治乃至军事意义，因此世界上许多国家都建成了大量的斜拉桥。1956年瑞典建成的斯特伦松德桥主跨1826米开启了现代斜拉桥的先河，在此后半个多世纪斜拉桥技术得到空前的发展，法国的诺曼底斜拉桥（主跨856米），南京长江二
36、桥南汊桥钢箱梁斜拉桥（主跨628米），以及1999年日本建成的世界最大跨度的多多罗大桥（主跨890米）都是世界上非常著名的斜拉桥。斜拉桥是中国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前中国大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一，而至今建成或正在施工的斜拉桥共有30余座，仅次于德国、日本居世界第三位。世界上建成的最大跨径的斜拉桥为中华人民共和国的苏通大桥，主跨径为1088米，于2008年4月2日试通车1。斜拉桥是把梁在塔柱上用若干根斜拉索拉起并固定在塔柱上的桥，它承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，即我们脚下的主梁。斜拉桥的索塔两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。因此当斜拉桥
37、的结构体系确定后，其结构的内力和线形完全由斜拉索索力决定。及时准确的监测斜拉桥的拉索索力是对拉索桥健康状态评估的基础，对于大桥结构的施工过程、正常运营和服务、以及防止桥梁结构灾害事故发生都起到至关重要的作用，因此，拉索索力监测是斜拉桥施工控制和健康监测的核心内容之一，而该检测过程对于实时性、准确性和可用性都具有比较高的要求。远程检测管理系统使得工作人员不必亲临现场就能够对现场状况进行控制和管理，查询所需数据信息，大大提高了工作效率。12斜拉桥索力监测技术的研究现状121索力检测技术研究现状迄今为止，一般国内常用的斜拉桥拉索索力检测方法主要有以下几种（1）压力表测定法；（2）压力传感器测定法；（
38、3）磁通量法；（4）振动频率法；（5）光纤光栅振动法2。压力表检测法、压力传感器检测法以及频率法是国内较为常见的索力检测方法。压力表测定法的简单易行，比较直观、可靠，压力传感器测定法精度高，但两者都只适用于施工过程中对正在张拉的斜拉索进行索力索力测定，很难用于对已张拉斜拉索的索力进行复测3。而磁通量法则是一种非破坏性测定索力的方法，能够对已经张拉好的斜拉索进行索力测试。目前，对于磁通量检测索力的方法，我国在技术和经验上都存在着很大的缺陷。也正是这个原因，当我们需要对张拉完毕的斜拉桥进行拉索索力测试时，不外乎选择频率检测法。目前，斜拉桥检测研究重点主要集中在优化检测点、振动基频的识别、模态识别、
39、结构特征的提取、结构整体的评估、诊断异常与损伤识别以及数据融合处理等方面2。振动频率检测法是非常好的一种间接检测方法，它通过绑在拉索上的拾振器将拉索自身参数进行检测并通过相应的方程计算得出索力。频率法可通过改进测算拉索自振频率的精度来提高索力测算的精度，还可以通过改进拉索与频率之间的换算方程来提高转换精度。目前比较常用的检测方法是频谱分析法，即对拉索振动信号进行傅里叶变换后，通过频率图上对应的峰值及频率来测算拉索自振频率。光纤光栅振动测试法是通过对光栅反射布喇格波长光谱的进行检测，从而实现对被测结构的应变力和温度值的绝对测量3。若不考虑交叉灵敏度对参数的影响影响，则应变与温度共同影响而引起的对
40、光纤光栅的作用则可以看作是相互独立并且线性叠加。由此我们可以推算出拉索的索力。在算法分析上，国外的专家多使用传感器更新和多参数模态识别算法，而国内的重点主要在于改进基频检测、索力换算和斜拉桥建模等方面，结合工程应用的需求和实践使得斜拉桥检测取得了长足的进步。122基于WEB的远程监控系统研究现状远程监控系统为我们的监控管理工作带来了许多的便利，而WEB/JAVA技术的飞速发展和广泛使用使得人们将分布式网络管理的模式提上议案并得以实现，这种监控管理模式不仅体现在低端网管信息的收集上，同时也优化了用户端的监控和管理界面。在近些时期，以ADVENT公司的NETMONITOR为代表的新型网络管理系统走
41、进人们的视野，它将用户界面直接呈现在WEB浏览器之上，使用户可以直接通过WEB浏览器实现对信息的检索、管理和监控。这种基于WEB浏览器的管理系统使得用户不必再学习复杂的界面操作技术，而只需要像平常浏览网页一样就能够完成网络信息管理工作，并且它的良好移植性使得其最大限度的实现了跨平台操作，避免了单一的基于特定平台的局限性。目前像惠普公司，IBM公司等都在他们的新产品中加入了基于WEB技术的支持，这无疑是在同一管理界面上的一种成功的尝试。我国也购买了大量传统集中式的网络管理平台，进行一系列全国性、行业性计算机网络的建设4。在嵌入式远程监控的实现平台上，目前主流上采用的是32位RISC精简指令集嵌入
42、式ARM芯片，具有体积小、功耗低、低成本、高性能的特点，在远程监控、工业控制等领域深受商业开发和科研用户的亲睐。WEB技术弥补了以往传统监控系统的不足。目前基于WEB技术的远程监控系统网络管理主要有以下几个特点5用户的工作平台上只需要IE或NETSCAPE等浏览器而不需要其他任何软件就可以实现对系统的监控管理。WEB技术的成熟发展使得其新版本不断出现，有利于对系统的升级。WEB浏览器对浏览器的硬件配置要求并不高，且它存在于多个操作平台上，独立操作这些平台只需要连接到INTERNET上即可实现，非常方便。加之WEB浏览器的多媒体功能使得界面的显示更加生动丰富，而不单单只以纯文本的形式表现5。简单
43、的操作界面替换了以往的软件包，极大简化了用户上手操作的过程，用户不必花费额外学习软件的时间。而且，所有的数据操作对用户来说都是透明的，用户不必关心数据的来源，只要交给服务器和数据库去处理即可。基于WEB技术的远程监控还使得系统功能更加易于扩展，系统只需要对WEB服务器嵌套新的函数即可实现，非常适合小客户端的使用。并且，由于连接了互联网，极大的摆脱了空间和地理的限制，只需通过浏览器就可以实时监控设备的运行状态。将WEB技术运用到设备的远程监控系统，在目前已经越来越成为监控系统的主流和发展方向。而加之微电子技术的不断高速发展，嵌入式系统的优势逐渐在计算机应用中的脱颖而出，因为它不仅功能强大，可靠性
44、高，还具有实时性强和结构轻巧等特点。嵌入式的WEB远程监控是在传统的远程监控系统中添加进嵌入式技术和WEB技术，因此这种新式的监控系统具有更加丰富强大的功能，将成为今后远程监控技术发展的主流方向。基于WEB的嵌入式方案系统结构大致为在现场设备上配备微型嵌入式WEB服务器，负责对现场数据的采集、收集、存储和转发，并和远程监控主机进行交互，如图11所示。该方案的好处在于实时性高，可靠性强对现场数据可以实行实时的采集与发送；与现场设备连接的嵌入式WEB服务器之间若出现故障也不会影响到其他设备的监控5。图11基于WEB的嵌入式监控系统13斜拉桥拉索索力检测管理系统的作用和意义随着嵌入式技术、网络技术和
45、监控技术的发展,在工业控制领域将嵌入式的远程监控系统应用的越来越广泛。将嵌入式技术、WEB技术和工业以太网技术紧密的结合构建成当前自动化工业控制的新方法，该方法既是通过互联网对嵌入式工业控制系统实现远程监控6。斜拉桥拉索索力监测管理系统意旨在互联网上建立基于WEB平台的嵌入式远程监控管理系统，即本地计算机通过网络系统对远端的设备进行监测与控制，包括设备的远程数据采集、远程监控和远程维护。远程检测系统的构建和远程数据传输技术的应用是实现远程监控管理的关键，诸多指标将影响远程监控管理系统的建设、运营和维护成本等经济指标，以及稳定性和可靠性。桥梁拉索振动检测一般通过低频加速度传感器进行振动信号的拾取
46、，并在AD转换后由下位机完成数据的预处理，再经由通信系统传输到上位机进行储存、诊断、监控和预警。嵌入式技术是远程监控系统开发的主流技术，可以在一个片上系统中实现信号处理、数据分析、数据传输等功能，可以解决桥梁远程监控中前端系统的安装空间和长期供电等问题7。本文所述的桥梁拉索远程监控系统主要由现场的监测点子系统（下位机）、监控中心系统以及监控查询子系统三部分构成，开发的重点是基于B/S（浏览器/服务器）的监控中心系统。基于嵌入式技术开发的下位机主要负责振动信号的采集处理和频谱分析等功能，基于数据库技术开发的监控中心上位机负责索力计算、数据存储、时间同步和监控指令等任务，上位机和下位机之间采用能支
47、持多种和（或）多个通信信道组合使用的混合通信协议进行数据传输，基于WEB技术开发的在线监控查询系统通过在互联网上建立基于WEB平台的嵌入式监控系统实现监控人员的远程查询、监控预警等功能。（1）监测点子系统（下位机）需要承担监测数据的采集、本地存储和传输等功能，同时对监控指令承担传输、命令解析、监测仪器动作控制等功能，基于嵌入式技术开发实现振动信号处理算法，对传感器采集到的振动信号进行初步的分析处理，转化为基频数据信息，然后自主地根据信道的实际状况调用嵌入式混合通信协议接口进行数据传输和接收监控调度指令。（2）监控中心系统需要提供相应的中心支持和服务，当监测点子系统上传数据后，数据则到达监控中心
48、系统进行汇总汇总，并在此处进行相应的分析处理，并且对当前监测点的实时状态进行定时更新，并追加历史记录，在监控中心还有预设的阈值报警信息，当超出阈值时就进行报警或者发出及时的响应控制指令，同时监控查询子系统的各种监视和控制功能也通过监控中心系统来提供服务。（3）监控查询子系统负责人机交互，需要提供系统管理以及维护人员在远程进行查询和控制功能，包括在线实时数据查询、数值标注、阈值报警和监控指令查询等功能，报警的结果也可以通过短信、邮件等方式进行通知，实现良好的用户体验。远程查询子系统基于B/S架构实现，用户可直接通过浏览器查询实时数据和历史数据。具有管理员权限的用户还可对用户和拉索信息进行管理。设
49、计该索力监测管理系统主要的意义就是便于实现对拉索桥实时状态的进行有效的监控，并及时作出判断、处理，而远程监测管理平台使得操作人员的监管工作变得更加具有可视性、交互性，大大提高了监管的效率。14本文的主要工作和论文结构本文主要研究了基于WEB技术的嵌入式远程索力检测管理系统，设计了远程监控管理系统的整体结构以及各子系统的功能，对远程索力监控管理系统进行了开发实现和应用测试。首先，通过对现有索力检测技术以及远程监控技术的研究，分析总结了设计斜拉桥索力监测管理系统的作用意义，基于原有系统模型，设计了一套适于本系统的整体架构，包括监测点子系统（下位机）、监控中心系统以及监控查询子系统三部分构成。然后，本文继承之前已有的基于ARM9芯片和LINUX的嵌入式下位机信号采集系统，集成混合通信协议，开发实现了基于WEB技术J2EE平台的监控中心系统以及远程监控管理系统，通过数据库将后台控制与前端显示连接起来，并设计了远程监控界面，用JQUERY实现图表绘制。最后，对本文设计的系统进行了相关实验室的测试与工程现场的实地考察，证明了本文设计索力监测管理系统的合理性以及可行性。文章的内容结构总结如下第一章，介绍了课题研究的相关背景，总结了国内外有关技术的研究历史和现状，并提出了课题设计的思路和意义。第二章，对现有的索力检测技术和远程监控技术进行了研究，并作出对比分析，介绍了基于嵌入式远程监控系统的相
