桥梁结构健康监测云平台的设计与实现

发布时间：2017-09-07 01:00

  本文关键词：桥梁结构健康监测云平台的设计与实现

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【摘要】：近年来,我国道路桥梁建设事业日趋完善,然而机动车数量急剧增长使得交通压力并没有真正缓解,桥梁结构长期处于超负荷的状态,交通事故频发及自然灾害的破坏也使得桥梁本身不堪重负。针对桥梁结构实时监控、状态评估以及预警处理,是实现长期安全平稳运营的关键因素,因此桥梁结构的健康监测已经成为人们研究关注的热点。本文针对桥梁结构提出一个智能化实时监测云平台的设计方案,主要工作如下:(1)采用SpringMVC设计模式,轻量级框架SpringMVC在桥梁结构健康监测云平台的开发中具有较好的层次分隔能力和低耦合性。在相应的数据库设计中,结合Hibernate框架进行数据持久化设计,实现了对象关系到关系数据库间的OR映射。(2)针对基础设施层架构进行具体的方案设计,并阐述了监测过程中桥梁健康状态的评估方法,光纤光栅传感器上采集的物理量以及基于快速傅立叶变换的加速度数据的计算分析。通过对FBG解调仪和振动采集仪及其采集分析软件合理配置,使得数据采集提取并最终存储到数据库的过程更加高效并减少数据冗余。(3)采用安全认证模式和资源访问机制,在不同层采取不同的安全管理措施与策略,保证了各种实时监测数据、专业数据的安全性和可靠性。针对主要设计流程和数据分析处理进行详细的阐述,包括健康状态评估、告警管理中监测因素的计算方法以及利用采集软件进行数据提取、计算分析等。(4)通过OpenStack实现健康监测系统在云端的部署,云计算平台的架构使得系统可扩展性得到改善,可以灵活地部署应用及服务,桥梁监测设备的快速接入,简化大量运维管理工作。
【关键词】：桥梁结构 健康监测 SpringMVC Hibernate OpenStack
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TP393.09
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 项目背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的主要工作13-14
• 1.4 论文的组织结构14-15
• 第2章 桥梁结构监测相关知识15-22
• 2.1 结构监测技术15-16
• 2.1.1 传感器检测系统15
• 2.1.2 数据采集传输系统15-16
• 2.1.3 数据分析处理系统16
• 2.2 云计算16-21
• 2.2.1 云计算发展及现状16-18
• 2.2.2 云计算的基本概念18-19
• 2.2.3 云服务模型及关键技术19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 桥梁结构健康监测的方案设计22-41
• 3.1 桥梁结构监测功能23-25
• 3.2 整体设计要求25-26
• 3.3 网络安全策略26-27
• 3.4 基础设施层的架构方案27-31
• 3.4.1 传感器的分类28
• 3.4.2 传感器的优化布设28-29
• 3.4.3 监测数据采集流程29-31
• 3.5 桥梁结构健康监测的评估方法31-34
• 3.5.1 健康状态的评估方法33
• 3.5.2 监测因素的参数分类33-34
• 3.6 桥梁结构监测数据的计算方法34-40
• 3.6.1 光纤光栅传感器的监测数据计算35-37
• 3.6.2 基于快速傅立叶变换的加速度数据计算37-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第4章 桥梁结构健康监测云平台的系统设计41-59
• 4.1 系统开发环境与框架设计41-43
• 4.1.1 系统开发环境概述41
• 4.1.2 基于Spring MVC轻量级框架设计41-43
• 4.2 平台主要模块设计43-47
• 4.2.1 健康数据展示模块44-45
• 4.2.2 桥梁监测管理模块45
• 4.2.3 健康状态评估模块45-46
• 4.2.4 平台告警管理模块46-47
• 4.2.5 报表文件管理模块47
• 4.3 监测数据处理流程设计47-51
• 4.3.1 数据提取48-50
• 4.3.2 计算分析50
• 4.3.3 前端处理50-51
• 4.4 数据库设计51-58
• 4.4.1 逻辑框架设计51-52
• 4.4.2 基于Hibernate数据持久化设计52-54
• 4.4.3 数据表设计54-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 桥梁结构健康监测云平台的实现59-72
• 5.1 平台主要模块功能的实现59-65
• 5.1.1 健康监测主界面展示59-60
• 5.1.2 健康监测数据展示60-61
• 5.1.3 健康状态评估61-62
• 5.1.4 平台告警管理62-64
• 5.1.5 报表文件管理64-65
• 5.2 桥梁结构健康监测系统的云端实现65-71
• 5.2.1 OpenStack云平台环境准备65
• 5.2.2 OpenStack平台主要组件65-67
• 5.2.3 基于RDO的自动化部署67-69
• 5.2.4 桥梁结构健康监测系统的云端移植69-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第6章 总结和展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间发表论文79

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