1. 自動化傳感測試子系統各類信號采集、處理方案

　　整個系統共設置3個cRIO采集站。采集站在左右兩幅橋各布置一個，BRT橋布置一個。

　　實現的采集工作包括加速度同步采集壓力變送器、溫濕度儀、風速儀、振弦式應力計、磁通量索力計信號和串口信號的采集。這些傳感器輸出信號種類多種多樣，大大增加了采集系統構筑的難度。系統針對不同類型的傳感器，選用合適的采集設備和方案。系統結構組成如圖2所示。

　　cRIO可編程工業I/O系統具有嵌入式控制器和機箱，選配多種功能的信號采集卡，完全工業級的設計。

　　Ø 采用的cRIO控制器NI9014為嵌入式控制器。

　　Ø 采用的cRIO機箱NI-9104為8槽嵌入式機箱，具有-40-70°C的操作溫度范圍，3百萬可重新配置I/O(RIO)，FPGA核心具有高超的處理能力，使用LabVIEW自動生成自定義控制和信號處理電路。

　　Ø 采用cRIO的4通道高速同步數據采集卡NI-9215對于單向和三向加速度計進行電壓信號采集。

　　Ø NI-9401八通道高速數字I/O信號，100ns超高速數字輸入輸出，用于加速度同步。

　　Ø NI-9871標準RS485通訊卡，磁通量傳感器采用磁彈儀進行采集，其輸出為485信號，接入NI-9871。

　　Ø NI-9871標準RS485通訊卡，超聲波三向風速儀直接輸出485信號，接入標準RS485通訊卡NI-9871。

　　Ø NI-9203采用8通道模擬電流采集模塊，壓力變送器和溫濕度儀輸出信號分別為4-20mA電流，對于這類輸出為標準電流信號的傳感器接入NI-9203。

　　Ø 光纖光柵溫度傳感器與應變傳感器采用光纖光柵傳感網絡分析儀進行采集，其輸出為以太網信號。

　　本系統的監測項目梁體振動加速度需要較好的同步性和實時性，我們采用GPS精確授時技術、在每個采集站安裝GPS時鐘接收機，借助NI-9401 100ns超高速數字同步卡，通過軟件方法和采集策略的配置保證加速度數據采集的同步性。

　　2. 數據采集傳輸與控制

　　采集站實現的采集工作于LabVIEW-RT實時系統環境下，在終端硬件的支持下主要完成對信號數據的采集和傳輸。用戶一般不直接與其進行交互，但其提供一系列的標準接口和命令與用戶所在的控制終端、監測終端和數據存儲終端進行交互。采集站狀態與控制如圖3所示。

　　數據處理與控制系統服務器通過向cRIO采集站發送網絡命令報文實現數據采集和控制功能：

　　1) 控制傳感器啟動、停止數據采集;

　　2) 查詢傳感器和采集單元、調理器、其它采集設備的工作狀態;

　　3) 查看、修改采集單元和調理器的參數，標簽等信息;

　　4) 通過修改配置文件上傳至采集站實現采集任務、存儲任務的配置和更改。

　　3.數據處理與控制模塊

　　采集系統收集到的數據必須經過數據處理與控制模塊(子系統)對其進行預處理方能夠提交給后續子系統使用。本子系統由數據采集控制模塊，數據分類、抽取模塊，監測數據庫及用戶界面4部分組成。系統關系結構如圖4所示。
 

　　圖4 數據采集、處理與控制子系統關系結構圖

 1) 反映結構狀態的特征參數確定及其提取方案

　　結構狀態特征參數是指能夠反映結構特征的物理量，比如：撓度，應力，索力等;而傳感器-采集系統所獲得是傳感器的讀數，這些讀數一般反映的是電信號。將傳感器獲得的電信號向結構特征參數轉換是極其重要的過程。具體流程如圖5所示。

　　a) 傳感器電信號向測試物理量的轉換

　　傳感器電信號向測試物理量的轉換通常利用標定證書提供的曲線或參數可以完成傳感器讀數向物理量的轉換。

　　b) 測試物理量向結構特征參數的轉換

　　測試物理量向結構特征參數的轉換需要其它傳感器的配合，需要進行數據的分析處理。

　　c) 各種參數有效數據的抽取

　　d) 數字濾波