1硬件系统组成
监测系统框图如图1所示，该系统的监测内容主要包括：上行线列车运行特征，上、

下行线过车时上、下行线各孔跨中的横向振动；上行线重点监测孔跨中的竖向、横向振动，

竖向挠度、相关桥墩的横向振动、环境温度、钢轨温度、雨水情况等。各被测量经过相应的

传感器就近接入各个数据采集站，各采集站的数据经本地交换机送入局域网传送至远程监控

中心。
在本系统中，以Rabbit 3000微处理器为核心的各数据采集站是传感器技术与网络通信

技术相结合的结果，我们称之为网络化传感器，其结构图如图2所示。

网络传感器的关键部分采用美国Z?World公司的核心模块RCM3200，该模块使用新一代嵌

入式系统CPU——Rabbit 3000，它是8位高性能微处理器，其程序存储器中固化有当前流行

的Internet协议栈，如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP等，而且集成有10/100Base

T以太网接口，这样网络传感器在进行数据采集或完成I/O控制任务的同时，可以完成Inte

rnet协议处理，实现与上位机之间信息的实时发布与共享。每个网络传感器有

自己的IP地址和端口号，在整个监测系统中，可以安装多个网络传感器，用交换机相连，组

成以太网。
网络传感器实现了桥梁健康状态监测系统的完全数字化和网络化，使得测控网与信息网融为

一体，而且还可以做到“即插即用”，非常方便于系统的扩充和维护。?

在远程监控中心，有一个服务器，两台微机，其中一台用于远程现场数据的实时显示，另一

台用于数据查询。在这里可以实时显示列车通过桥头和桥中时的时间、车速、轴数、轴距(

根据这

些参数再结合桥梁跨中挠度及轴重监测的结果，可大致推断出列车的编组情况、

车辆

类型、载货情况(是否空车或空、重混编))、实时显示各采集量(如各孔桥梁竖向、横向振动

位移，主梁跨中横向、竖向加速度、挠度，相关桥墩的横向振动位移，重点实验主梁下缘应

力等)的时程曲线、最大值、超限报警等，列车通过后，所有数据入数据库保存。通过数据

查询系统可对库存数据进行分析、对比、处理等工作，用户还可查询每次列车过桥时各种被

测量的历史数据、曲线及其特征值。

2系统功能实现
在LabVIEW平台上建立远程监控系统，LabVIEW运用内嵌的TCP/IP网络通讯协议组通讯，通过

TCP/IP结点使用服务器/客户机模式实现局域网通信。
下面主要介绍远程监控中心数据实时采集控制、显示、分析功能的实现方法：首先，系统启

动桥头测速的TCP连接，监测是否有列车到达信号，如果有车到达则继续接收测速站的数据

，直到列车轴数大于等于4之后(目的是剔除虚警，因车头轴数≥4)，启动第一组的TCP连接(

若连接次数大于指定次数后，仍不能正确连接，则认为本组网络连接故障，退出本组数采，

启动第二组TCP连接)，测速监测循环继续接收测速站发来的数据，直至列车通过桥头后，断

开与测速站的TCP连接。每组数采循环采用两个TCP Read节点，第一个节点读出数据包长，

第二个节点根据包长将数据全部读出，然后将数据按通道拆分后，将每通道上传的传感器测

得的电压数据转换为相应的物理单位后送实时数据显示、极值统计并显示、检查是否超限，若超限则声光报警等。并对本组指定通道的振幅数据实时监测是否大于启动下组的启动

阈值，若是则启动下组的TCP连接，开始下组的数采。这种前后组的振幅启动控制对货车比

较适合，因为货车的振动幅值较大；但由于车头和客车的振动幅值较小，采用振幅启动方法

只能降低振幅启动阈值，这样势必引起下组数据数采的提前TCP连接和采集，导致入库数

据量增加，所以针对这种情况，增加了另一种数采控制方法，即速度启动：根据桥头测速站

测到的列车速度和每组距桥头的距离推算列车到达每组的时间，当启动下组时间到或本组振

幅大于启动下组的启动阈值时都可启动下一组的TCP连接，继而开始下一组的数采。
由于大桥长达3公里以上，所以列车在桥上行驶时存在加速和减速情况，仅用列车经过桥头

时的速度推算列车到各测站的时间是不够准确的，故在桥中增加了一个测速站，列车到达桥

中时启动第五组的TCP连接和数采，由桥中列车速度和各测站与桥中的距离推算列车到达后

面几组测站(6-9组)的时间和每组指定通道的振幅来启动下面一组的TCP连接和数采工作。
采集结束控制：在每组的数据采集过程中，监视指定通道(即指定孔)的振幅，若振幅小于本

组的关闭阈值则延时若干时间后，关闭本组的数据采集；为加强采集控制的可靠性(由于传

感器失灵可能导致列车通过该测点后振动幅度仍可能不减小、上下行会车等原因造成的振幅

不减小情况，如果仅靠振幅控制结束采集势必造成采集时间过长，无用数据过多，增加数据存

储的压力)，针对测速站测得的每趟车的轴数不同(货车100根轴以上，一般情况下车头和客

车的轴数少于100)，每组采集时间分为两挡：货车3分钟，车头和客车1.5分钟，从启

动本组数采开始计时，采集时间到也可关闭本组数据采集，断开本组TCP连接。和每组的

启动条件类似，振幅关闭和时间关闭采用或逻辑，哪个条件先到达则那个条件起关闭本组数

采的作用。
正常情况下，随着列车依次到达各测站，各站的TCP连接和采集工作依次启动，并随着列车

的通过而依次关闭数采和TCP连接，系统重新开始下一趟列车的监测过程。
由于本远程监测系统分布范围较大，监测点多，所用网络组件较多，任何部分出现故障都可

能造成数采流程的不能正常结束，为此，在系统中增加了系统总清控制，即在桥头测速站测

到列车到达后，启动系统总定时，当定时时间到达10分钟后，监控程序发出总清命令，结束

各测站的数据采集，断开所有测站的TCP连接，系统重新进入初始监测状态(一般来讲，列车

过桥

时间不会超过10分钟)。系统基本工作流程图见图3。

图4为测速流程的框图程序，图5是从数据查询系统调出的某次列车经过时，部分桥梁横向振

动波形。
由于在网络传感器中的Rabbit 3000使用了看门狗技术，远程测控软件也采用了软件滤波等

多项抗干扰技术及自复位措施，使得系统运行具有很强的健壮性和可靠性。?

3结束语
本系统现已经在黄河大桥上运行将近半年，该系统的成功运行为桥工处的桥梁状态

实时远程监测、桥梁维护、故障预警、桥梁运行数据查询等管理工作提供了科学依据，

库存数据为桥梁学家研究桥梁振动理论提供了丰富的数据。本系统可应用于各种大型铁路桥

梁、公路桥梁、水库大坝等的运行状态和健康状态的远程监测。