Високошвидкісна система збору даних для моніторингу стану конструкції мосту
Вступ
Вібрація мосту, викликана рухом транспорту, вітром, землетрусами або розташованими поруч механізмами, становитиме серйозну загрозу мосту. Якщо характер вібраційної хвилі, що збурює, збігається з природною формою вібрації моста, енергія коливань продовжуватиме накопичуватися в елементах конструкції і не може бути швидко розсіяна. Зрештою, це призведе до пошкодження мосту. У цьому рішенні використовується розподілена система збору даних Advantech, яка забезпечує міцне та надійне рішення для моніторингу стану мосту.
Вимоги системи
Існують різні моделі вібраційних сигналів об'єкта. Відстежуючи сигнали вібрації моста і створюючи моделі, ми можемо порівняти зміщення осцилограм, щоб відстежувати стан конструкції. Для моніторингу необхідно встановити 32 акселерометри в кожній складовій частині моста, причому для вимірювань необхідно використовувати акселерометри IEPE. Оскільки датчики мають бути встановлені протягом сотень метрів, ідеальним варіантом буде розміщення системи збору та обчислень на місці, щоб мінімізувати довжину кабелю для датчиків та скоротити обсяг передачі даних та навантаження на внутрішній сервер. Оскільки акселерометри та пристрої збору даних повинні бути встановлені просто неба, система також має бути стійкою до погодних умов та вологості. Клієнт використовує Python для розробки програмного забезпечення та алгоритмів, тому йому необхідно безпосередньо збирати дані з модуля DAQ через Python API.
Опис системи
Граничний EtherCAT-контролер AMAX-5580 компанії Advantech з модульним DAQ-шасі iDAQ-964 та модулем збору даних про вібрацію iDAQ-801 проводить розподілений моніторинг сигналів акселерометрів в реальному часі. Як правило, частота вібрації моста становить менше 1 кГц, частота дискретизації iDAQ-801 становить 256 кС/с з роздільною здатністю дискретизації 24 біта, забезпечуючи надзвичайно високу частоту аналізу в частотній області. Модуль має вбудований фільтр згладжування для запобігання спотворень, викликаних частотою спрацьовування акселерометрів вище або близькою до частоти дискретизації, що може призвести до помилок при аналізі частотної області.
Для обробки та аналізу даних використовується EtherCAT-контролер AMAX-5580, який може забезпечити з'єднання до 100 метрів між вузлами DAQ, що дозволяє реалізувати сценарій великомасштабних вимірювань і вимоги віддаленого моніторингу. Крім того, модульна система iDAQ має широкий температурний діапазон від -20 °C до 60 °C, а корпус з алюмінієвого сплаву може протистояти електромагнітним завадам у навколишньому середовищі, що ідеально підходить для застосування поза приміщеннями. Ми також надаємо комплект для розробки програмного забезпечення DAQNavi, який підтримує кілька мов програмування для потреб розробки. У цьому проекті клієнт використовує Python для розробки алгоритму та програмного забезпечення, яке може збирати дані за допомогою нашого API DAQNavi Python від модулів iDAQ.
Реалізація проекта
- AMAX-5580: граничний контролер EtherCAT
- iDAQ-964: 4-слотове шасі iDAQ для AMAX-5580
- iDAQ-801: 8-канальний модуль IEPE DSA iDAQ, 256 кСм/с
- DAQNavi/SDK: Комплект для розробки ПЗ
Системна діаграма
Висновок
У цьому випадку аналогово-цифровий високошвидкісний збір даних, одночасний багатоканальний збір даних і вбудовані пристрої збору даних є трьома основними елементами для реалізації цієї програми. Рішення Advantech, починаючи від джерела живлення IEPE, високошвидкісного збору сигналів та закінчуючи високоефективною комп'ютерною обчислювальною платформою (AMAX-5580) та комплектом для розробки програмного забезпечення (DAQNavi), відіграють важливу роль у реалізації моніторингу стану мосту. Що ще важливіше, програму розробки iDAQ-801 можна виконувати за допомогою API-інтерфейсів DAQNavi. Використовуючи API-інтерфейси для розробки, наявний алгоритм може бути безперешкодно реалізований. Це скорочує час розробки, а також витрати на керування у майбутньому.