本發明涉及一種分布式在線監測系統及其多采樣速率實現方法，涉及對大型結構安全狀況的全天候監測，具體涉及監測振動、溫度、應變、電流等多種工程量。

背景技術：

隨著經濟發展和科技進步，很多大型復雜工程結構得以興建，如大型橋梁、體育賽事場館、超高層建筑、大型水利工程等，它們的使用壽命長達幾十年甚至上百年，惡劣的環境侵蝕、材料的逐步老化以及荷載的長期效應、疲勞與突變等災害因素的耦合作用將不可避免地導致結構和系統的損傷積累和抗力衰減，極端情況下甚至可能引發災難性事故。

為了保障結構的安全可靠，許多在建重大工程和基礎設施需要采用有效的手段監測和評定其安全狀況。由于大型工程結構的復雜性，有著各種各樣的動靜態結構參數需要進行監測，傳統分布式在線監測系統大多采用統一采樣頻率，因其統一采樣及獲取數據，所產生的冗余數據便在上層服務器中進行剔除，盡管不影響使用，但是當系統中靜態測點較多時，由于大量冗余的數據占用了傳輸總線帶寬，總測點數將被限制。目前已有的所謂多采樣速率方案，主要是通過軟件進行抽點處理，在采樣速率方面有一定的限制關系，無法做到真正意義上的多采樣速率系統。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種分布式在線監測系統多采樣速率的實現方法，分布式在線監測系統中可同時存在多種類型的測點，針對不同測點的信號特性，各測點以最佳采樣速率進行數據采集并上傳給控制器，避免了冗余數據的產生，總線上均傳輸有效數據，彌補了傳統單采樣速率系統的缺陷，高效地使用總線帶寬，可以在最大程度上擴充測點數量。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供了一種分布式在線監測系統，包括測點、控制器以及服務器，所述的測點分別通過多組高速總線與控制器相連接，所述的控制器用以太網與服務器進行通訊連接，其中，單組高速總線根據不同測點類型的組合連接不同數量的測點，每個測點還單獨外接各種類型的傳感器。

在本發明一個較佳實施例中，所述的測點分為靜態測點和動態測點。

在本發明一個較佳實施例中，所述的測點內部還設置有采集器和處理器。

在本發明一個較佳實施例中，所述的傳感器包括但不限于加速度傳感器，溫度傳感器或應變計。

在本發明一個較佳實施例中，所述的控制器最大持8組高速總線同時工作。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供了一種分布式在線監測系統的多采樣速率實現方法，包括以下具體步驟：

a、測點外接傳感器采集到原始信號后，經過測點內部采集器進行信號調理，根據各自預設的采樣速率采樣進行數模轉換并緩存至一級緩存，測點內的處理器從一級緩存獲取原始數據，進行運算處理和打包并將結果放入與高速總線對接的二級緩存；

b、控制器開始采樣后，根據總測點數及采樣速率組合計算出每個測點數據上傳所需的時隙間隔，以高速依次遍歷每個測點的緩存，以dma方式獲取數據，所有測點數據獲取至控制器后，再分類匯總上傳給服務器。

本發明的有益效果是：本發明的分布式在線監測系統及其多采樣速率實現方法，能夠對大型工程結構的健康狀況進行實時監測，利用多采樣速率進行數據采集，確保每個測點都工作于最佳的采樣速率下，既確保了測點的最佳參數性能指標，又實現了最低的功耗，同時充分利用了總線帶寬，實現了最大化的測點群，具有總線架構可靠、系統組網靈活、低成本、低功耗、可擴展性強等優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發明中分布式在線監測系統一較佳實施例的結構框圖；

圖2是本發明中分布式在線監測系統的采樣速率實現方法的流程圖。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1所示，本發明實施例包括：

一種分布式在線監測系統，包括測點、控制器以及服務器，所述的測點分別通過多組高速總線與控制器相連接，所述的控制器用以太網與服務器進行通訊連接，其中，單組高速總線根據不同測點類型的組合連接不同數量的測點，每個測點還單獨外接各種類型的傳感器。

上述中，所述的測點分為靜態測點和動態測點。其中，所述的測點內部還設置有采集器和處理器。

分布式在線監測系統由控制器以及多種類型的測點通過高速總線連接組合而成，每個測點上還可單獨外接各種類型的傳感器，如加速度傳感器，溫度傳感器，應變計等。所述的控制器用以太網與服務器進行通訊，以高速總線與各測點進行連接，單組總線上可以根據不同測點類型的組合連接不同數量的測點，控制器最大可以支持8路總線同時工作。

如圖2所示，本發明還提供了一種分布式在線監測系統的多采樣速率實現方法，包括以下具體步驟：

a、測點外接傳感器采集到原始信號后，經過測點內部采集器進行信號調理，根據各自預設的采樣速率采樣進行數模轉換并緩存至一級緩存，測點內的處理器從一級緩存獲取原始數據，進行運算處理和打包并將結果放入與高速總線對接的二級緩存；

b、控制器開始采樣后，根據總測點數及采樣速率組合計算出每個測點數據上傳所需的時隙間隔，以高速依次遍歷每個測點的緩存，以dma方式獲取數據，所有測點數據獲取至控制器后，再分類匯總上傳給服務器。

具體的：

分布式在線監測系統運行的流程如下所述：上電運行后，控制器依次獲取所掛接采集測點的類型，自動對所有測點按照動靜態特性及所支持的采樣速率進行分類，開始監測前，服務器將預設的參數文件發給控制器，控制器再將各測點的采樣參數下發給采樣測點，測點就緒之后開始采集、運算，控制器根據所有測點的分類組別，利用充足的總線帶寬，精確的時隙間隔，依次收集采樣數據，之后統一組包上傳，服務器根據測點數據類型分類存儲，并根據用戶需要進行顯示或分析。

多采樣速率的實現方案如下所述：控制器通過總線為所有的采集測點提供統一的總線時鐘，采集測點利用dds技術從總線時鐘上產生自身所需的采樣時鐘進行采集，采集數據經過處理，緩沖至可以直接與總線進行通訊的緩存之中，控制器內部有一個高速總線仲裁器，依次查詢各測點的緩存數據狀況，若已具有準備好的測點數據，則以dma方式直接取數，仲裁器不斷地循環遍歷所有測點，然后將采樣數據分類匯總給控制器主處理器打包，最終上傳至服務器。

綜上所述，本發明的分布式在線監測系統及其多采樣速率實現方法，能夠對大型工程結構的健康狀況進行實時監測，利用多采樣速率進行數據采集，確保每個測點都工作于最佳的采樣速率下，既確保了測點的最佳參數性能指標，又實現了最低的功耗，同時充分利用了總線帶寬，實現了最大化的測點群，具有總線架構可靠、系統組網靈活、低成本、低功耗、可擴展性強等優點。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。