基于ARM的分布式光纖振動(dòng)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制的開(kāi)題報(bào)告

基于ARM的分布式光纖振動(dòng)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制的開(kāi)題報(bào)告一、項(xiàng)目背景隨著科技的不斷發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，光纖傳感技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在監(jiān)測(cè)和控制領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，一般采用加速度傳感器、振動(dòng)傳感器等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但這些傳感器實(shí)時(shí)性難以保證、易受干擾等缺點(diǎn)，不利于對(duì)振動(dòng)傳感的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和精細(xì)化管理。而光纖振動(dòng)傳感技術(shù)，具有分布式監(jiān)測(cè)、較高采樣率、大動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑物、橋梁、管道等工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。本項(xiàng)目將基于ARM平臺(tái)，研制一種分布式光纖振動(dòng)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠分布式地采集結(jié)構(gòu)的聲波波形、形變等振動(dòng)參數(shù)，并及時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程結(jié)構(gòu)的精確監(jiān)測(cè)，并為工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)精細(xì)化管理提供可靠的技術(shù)支持。二、研究目標(biāo)本項(xiàng)目的主要研究目標(biāo)如下：1.基于ARM平臺(tái)設(shè)計(jì)并研發(fā)分布式光纖振動(dòng)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2.對(duì)光纖傳感技術(shù)的測(cè)量原理、信號(hào)處理技術(shù)、分布式采集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行深入研究。3.對(duì)聲波波形、形變等振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)高精度的結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)。4.實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠傳輸和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)管理與處理，并提供數(shù)據(jù)接口及振動(dòng)監(jiān)測(cè)信息。三、研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案1.光纖振動(dòng)傳感器研制設(shè)計(jì)并制作一種能夠分布式采集振動(dòng)參數(shù)的光纖傳感器。該傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物體的聲波波形、形變等振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行高精度的監(jiān)測(cè)。傳感器的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下要求：（1）采樣頻率高：為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，傳感器的采樣頻率應(yīng)該盡可能高。（2）靈敏度高：傳感器對(duì)聲波波形、形變等振動(dòng)參數(shù)應(yīng)該有很高的靈敏度。（3）可靠性高：傳感器應(yīng)該具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。2.分布式采集網(wǎng)絡(luò)研究在實(shí)現(xiàn)采集器的基礎(chǔ)上，需要對(duì)分布式采集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。主要包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分布式數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，應(yīng)該根據(jù)監(jiān)測(cè)地域的實(shí)際情況選擇適合的網(wǎng)絡(luò)形式，如星型、環(huán)型、網(wǎng)狀等。在分布式數(shù)據(jù)采集方面，應(yīng)該設(shè)計(jì)一種類似于總線協(xié)議的采集方式，避免各采集節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)丟失、錯(cuò)誤等問(wèn)題。3.基于ARM平臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)借助ARM技術(shù)，設(shè)計(jì)并研發(fā)分布式光纖振動(dòng)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊三部分。其中，ARM的處理能力可以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和傳輸，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。四、研究?jī)?nèi)容計(jì)劃該項(xiàng)目的研究工作計(jì)劃如下：第一年：1.光纖振動(dòng)傳感器的研制。2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的制定。3.控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳輸功能。第二年：1.完善分布式數(shù)據(jù)采集方案。2.研究聲波波形、形變等振動(dòng)參數(shù)的分析處理算法。3.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理模塊，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)算法的編寫(xiě)和驗(yàn)證。第三年：1.數(shù)據(jù)處理模塊的調(diào)試、優(yōu)化及性能測(cè)試。2.使用Android客戶端和Web端訪問(wèn)數(shù)據(jù)的界面設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。3.實(shí)現(xiàn)完整系統(tǒng)調(diào)試及性能測(cè)試。五、預(yù)期成果結(jié)合以上的研究工作，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)取得如下成果：1.完整的分布式光纖振動(dòng)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2.具備高采樣率、分布式采集、大動(dòng)態(tài)范圍的光纖傳感器。3.一套高效穩(wěn)定的聲波波形、形變等振動(dòng)參數(shù)分析處理算法。4.實(shí)