摘要：一套基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化傳感器，介紹了它的硬件組成、軟件結(jié)構(gòu)以及在橋梁健康狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用。這種新型傳感器實現(xiàn)了與服務(wù)器之間信息的實時發(fā)布與共享，使得測控網(wǎng)與信息網(wǎng)融為一體。
本文把普通傳感器與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，研究并開發(fā)了一種基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化傳感器，使分布于現(xiàn)場的傳感器實現(xiàn)了對橋梁健康狀態(tài)各種模擬信號的就近數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)傳輸。網(wǎng)絡(luò)傳感器在整個系統(tǒng)中的作用如圖1所示。
1、網(wǎng)絡(luò)傳感器的硬件結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)傳感器的關(guān)鍵部分采用美國Z-World公司的核心模塊RCM3200。該模塊使用新一代嵌入式系統(tǒng)CPU——Rabbit 3000，它是美國Z-World公司推出的8位高性能微處理器，其程序存儲器中固化有當(dāng)前流行的Internet協(xié)議棧，如HTTP、SMTP、POP3、TCP、UDP、ICMP、IP等，而且集成有10/100BaseT以太網(wǎng)接口，這樣，網(wǎng)絡(luò)傳感器在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或完成I/O控制任務(wù)的同時，可以完成Internet協(xié)議處理，實現(xiàn)與上位機之間信息的實時發(fā)布與共享。該網(wǎng)絡(luò)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
每個網(wǎng)絡(luò)傳感器有自己的IP地址和端口號，在整個監(jiān)測系統(tǒng)中，可以安裝多個網(wǎng)絡(luò)傳感器，用交換機相連，組成以太網(wǎng)。
2、網(wǎng)絡(luò)傳感器的軟件設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)傳感器的軟件系統(tǒng)由Dynamic C語言創(chuàng)建。Dynamic C基于C語言，是由Z-World公司為Rabbit系列微處理器提供的軟件開發(fā)工具，適用于編寫嵌入式軟件，是擴展了的C編程系統(tǒng)。該軟件開發(fā)環(huán)境集編輯、編譯、鏈接、調(diào)試和下載于一體，具有系統(tǒng)在線編程調(diào)試功能，只要用一根接口電纜把PC串行口和基于Rabbit3000的網(wǎng)絡(luò)傳感器連接起來，就可實現(xiàn)軟件的開發(fā)。
軟件系統(tǒng)的功能包括兩大部份：信號采集和網(wǎng)絡(luò)傳輸，主程序流程圖如圖3。
下面給出部分系統(tǒng)初始化的源程序：
3、橋梁健康狀態(tài)檢測結(jié)果
運行于橋頭服務(wù)器的上位機監(jiān)測軟件的開發(fā)平臺是NI公司的LabVIEW7.0，該軟件具有友好的用戶界面，可以把所有的采集數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并可實現(xiàn)波形的顯示和分析。下面以橫向位移信號為例給出測量結(jié)果曲線（圖4）。
4、結(jié)束語
本文所介紹的以Rabbit 3000微處理器為核心的網(wǎng)絡(luò)傳感器是傳感器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合的結(jié)果，實現(xiàn)了橋梁健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的完全數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，使得測控網(wǎng)與信息網(wǎng)融為一體。而且還可以做到”即插即用”，非常方便于系統(tǒng)的擴充和維護(hù)。除了橋梁等大型建筑之外，在國防、通信、航空、航天、氣象、制造等有大范圍網(wǎng)絡(luò)化測控需求的領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)化儀器同樣可以取代傳統(tǒng)的傳感器而得到廣泛的應(yīng)用。
