"借助于精確的GPS同步和時間標識圾笨、NI PXI動態(tài)信號采集硬件設備和LabVIEW軟件灶花，我們的團隊成功地為東海大橋搭建了一個堅固的缩棉、模塊化邓秕、可靠且低維護的高精度監(jiān)測系統(tǒng)现碰。"

- Yonglin Zhan, JUST ONE Technology

挑戰(zhàn):
        在可能出現(xiàn)臺風、地震轻江、海水腐蝕的環(huán)境中现辑，對跨海大橋結構完整性和環(huán)境因素產(chǎn)生的影響進行同步實時監(jiān)測，需要一個高可靠廉旅、低維護的操作系統(tǒng)磁姻。
解決方案:
        部署一個堅固耐用的PXI系統(tǒng)來監(jiān)測環(huán)境對大橋產(chǎn)生的影響密梯，進行實時計算以確定大橋的即時結構健康狀況，并將數(shù)據(jù)儲存革睬，進行離線處理安影。 
        東海大橋作為中國首座跨海大橋，耗資12億美元竣康，于2005年完成通車膏蚓。六車道的大橋?qū)⑸虾Ｅc洋山島連在了一起，大橋全長32.5千米畸写，并設計成S形以避開臺風和海浪區(qū)驮瞧，以保證車輛安全行駛。
        我們搭建了一個結構健康監(jiān)測（SHM）系統(tǒng)枯芬，它能夠提供大量的數(shù)據(jù)來評估大橋損壞和退化程度论笔、結構性能狀況、對于突發(fā)性災難的反應千所。利用這些數(shù)據(jù)可以對橋梁的設計和建造技術進行研究狂魔。上海巨一科技發(fā)展有限公司（JUST ONE Technology）使用基于NI PXI的數(shù)據(jù)采集（DAQ）系統(tǒng)和NI LabVIEW軟件，被選中來搭建這個結構健康監(jiān)測系統(tǒng)淫痰。
        我們使用基于NI PXI的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最楷，源于其良好的堅固性和小巧的體積，適用于放置在大橋的保護區(qū)域中待错。事實證明籽孙，系統(tǒng)在安裝完畢后成功地克服了大橋所遇到的濕度、灰塵火俄、震動和化學腐蝕等各種難題犯建。使用LabVIEW，工程師能夠進行重要的實時分析抵刺，同時饲悟，能夠?qū)Υ髽蛏洗罅康膫鞲衅鳟a(chǎn)生的信號進行離線處理循贝。

 東海大橋是中國第一座跨海大橋衫喜，我們在上面使用了多個PXI機箱組成的系統(tǒng)，以獲取追蹤大橋結構完整性及當前狀況的重要數(shù)據(jù)尉利。

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軟件系統(tǒng)設置
        從大海大橋系統(tǒng)獲取原始數(shù)據(jù)后乡范，我們需要對其進行分析和處理配名，然后為用戶提供最終信息。我們將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)測中心進行處理器密集離線處理晋辆，而PXI控制器則負責進行即時處理工作段誊。
離線分析
        東海大橋系統(tǒng)中主要進行的離線分析是多通道信號頻譜分析和模態(tài)分析。我們把這兩種計算都放在一個離線區(qū)域栈拖，這里有許多功能強大的電腦運行LabVIEW连舍，由LabVIEW高級信號處理工具包和LabVIEW系統(tǒng)辨識工具包共同處理數(shù)據(jù)。
        因為普通的結構模態(tài)分析應用及測量響應的方式對于像東海大橋這樣大型的分布式結構是不適用的涩哟，所以我們采用了另一個可操作的模態(tài)分析方式审亿。通過這種方式，自然環(huán)境和車輛行駛對大橋所產(chǎn)生的影響力將作為激勵信號帝愉，大橋傳感器所采集的信號將作為響應信號最咖，然后，使用隨機子空間識別（SSI）算法對模態(tài)參數(shù)進行計算暖麻，這種方法使用了只輸出系統(tǒng)識別技術碑甘，將在LabVIEW高級信號處理工具包中實現(xiàn)。
在線分析
        為了能夠監(jiān)測大橋的實時結構健康狀態(tài)瘾手，在加速度計采集到數(shù)據(jù)后销顷，東海大橋系統(tǒng)能夠?qū)崟r地計算出共振頻率。因為我們在采集數(shù)據(jù)的同時光拥，需要實時并行地對數(shù)據(jù)進行處理灼烫，所以共振頻率的計算必須快速高效。SSI算法能夠完美地進行這些運算厨摔，但需要進行太多的實時運算窄忱。為了克服這個困難，我們使用了遞歸隨機子空間識別（RSSI）算法脓杉。當數(shù)據(jù)被采集后糟秘，數(shù)據(jù)的值將被導入算法简逮，以計算新的共振頻率。只需經(jīng)過一個初始化階段尿赚，RSSI算法就能以極快的速度運行买决，計算實時頻率值。
總結
        使用NI PXI設備構建的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)吼畏，為東海大橋——世界上最大型的大橋之一督赤，提供完美的監(jiān)測解決方案。兩位從未使用過LabVIEW的工程師泻蚊，使用LabVIEW軟件躲舌，結合LabVIEW高級信號處理和LabVIEW系統(tǒng)識別工具包，只用了三個月的時間就開發(fā)了整套東海大橋監(jiān)測系統(tǒng)性雄。得益于系統(tǒng)的易用性和NI一流的服務支持没卸，只需三位工程師便可完成整座大橋的監(jiān)測工作，由此將維護成本控制在最低秒旋。
        借助于精確的GPS同步和時間標識约计、NI PXI動態(tài)信號采集硬件設備和LabVIEW軟件，我們的團隊成功地為東海大橋搭建了一個堅固的援丐、模塊化善簸、可靠且低維護的高精度監(jiān)測系統(tǒng)。

（作者:Yonglin Zhan - JUST ONE Technology ）

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