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原文传递臂架式桥梁检测车的实时监控系统设计

论文题名：	臂架式桥梁检测车的实时监控系统设计
关键词：	臂架式桥梁检测车;实时监控;系统设计;位移传感器
摘要：	随着交通运输业的迅猛发展,桥梁及城市高架桥的需求量日益增多,但目前频发的桥梁及高架桥坍塌事故,使得人们对桥梁及高架桥的安全检测工作愈加重视,这使桥梁检测车的发展得到极大地的推动。目前国内采用的桥检车监控系统大部分采用人机对讲、视频监控及智能监控系统:人机对讲的方式采用最原始的上下桥梁检测工作人员对讲的方式完成,但由于人固有的缺陷,使得桥检车操作的安全提示出现误差及滞后性;视频监控系统由于监控摄像头的采集盲区,使得桥检车操作存在安全监控盲区;现有监控系统存在的缺陷使得监控系统的可靠性难以保障。此外,国内外道路存在较大的差异,故国内外桥检车的设计存在很大的差异,如机械臂长度宽度等;这使得国外的桥检车监控系统无法应用到国内的桥梁检测车。针对以上问题,以三关节的臂架式桥检车为研究对象,利用倾角及直线位移传感器设计了一种监控系统。　　首先,研究了传统桥检车智能监控系统,基于Qtopia实现桥检车机械臂动作状态的显示,Linux下Qtopia图形库仅支持二维图形,且图形显示与串口数据采集无法实现实时通信,故传统监控系统无法实现实时跟踪;本课题中,通过OpenGL ES实现桥检车三维模型的构建,并由传感器采集桥检车机械臂的回转角度;基于以上数据结果与OpenGL ES三维图形控制函数相结合的方式即可实现桥检车三维模型实时跟踪显示机械臂的动作状态。为提高监控系统的可靠性,在本系统中特加入动力学分析应用及防侧翻侧滑安全判定界面作为扩展功能。　　然后,根据以上构建思想搭建该监控系统硬件组成部分。该系统采用ARM11(MINI6410)作为核心板,应用 Android2.3操作系统对二维及三维图形的支持可实现监控系统三维模型的构建;三维模型的控制通过传感器数据采集实现,基于RS-485的串口通信传输协议。因开发板串口资源有限,故应合理利用串口资源。串口通信的实现为该监控系统实时性的重要数据源保证。　　其次,动力学分析在监控系统的应用,利用动力学分析静力学、模态分析的结果与安全阀值比较,获得桥检车工作安全等级判定。桥梁检测车有限元模型通过 AutoCAD构建,利用 SAT文件实现 AutoCAD与 ANSYS的接口通信,由ANSYS完成桥检车静力学分析与模态分析;桥检车操作人员可通过观察ListView列表准确掌握桥检车机械臂在不同受力作用下桥检车机械臂的受力位移及固有振动频率。监控系统处于机械臂动作状态及机械臂受力位移与固有频率的双重监控下,即达到该实时监控系统双重保障的效果。　　最后,监控系统显示模型设计,其由主界面、桥检车三维模型控制显示、动力学分析结果安全等级判定显示与桥检车防侧翻侧滑安全等级判定显示。其中,主界面完成不同功能界面的切换。该监控系统采用用户交互显示系统设计,该设计方式使监控系统具有很强的可扩展性;这样监控系统可应用于不同型号的桥梁检测车。　　经实验证明,该监控系统能够准确实现桥梁检测车三维模型实时跟踪显示桥检车机械臂动作状态;且将动力学分析运用于该监控系统,提高了监控系统的可靠性、智能化和稳定性,具有极广的应用价值。
作者：	任建新
专业：	信号与信息处理
导师：	王秀敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国计量学院
学位年度：	2013
正文语种：	中文