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技術(shù)文章
時(shí)間同步服務(wù)器在橋梁檢測(cè)中的解決方案
點(diǎn)擊次數(shù)：4153 發(fā)布時(shí)間：2010-12-12
一,、系統(tǒng)概述
橋梁構(gòu)造范圍很廣,、結(jié)構(gòu)較為特殊,，監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散在各處，很多監(jiān)測(cè)項(xiàng)目又具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn),，例如地震,、交通事故等。因此對(duì)于各部位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要非常準(zhǔn)確的時(shí)間同步,，一般的數(shù)據(jù)采集技術(shù)難以達(dá)到監(jiān)測(cè)要求,，如果不采用一種同步技術(shù)，極有可能造成各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)時(shí)間上的微小誤差,，不僅造成監(jiān)測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確,，還嚴(yán)重影響了對(duì)橋梁健康的研究分析,。而通過(guò)時(shí)間同步服務(wù)器*可以避免這些問(wèn)題。 關(guān)于時(shí)間同步服務(wù)器的詳細(xì)介紹,，請(qǐng)參考http://www.ruicheng-china.cn/,。
整個(gè)采集系統(tǒng)分散在橋梁的各個(gè)部位。橋梁按照區(qū)域劃分為若干區(qū)段,，在主要幾個(gè)區(qū)段中安置著信號(hào)采集機(jī)站,，每組采集機(jī)站均和時(shí)間同步服務(wù)器相連，GPS PPS接收器接受GPS時(shí)鐘同步信號(hào),，做相應(yīng)的處理得到時(shí)鐘同步信號(hào)和時(shí)間戳并發(fā)送給PXI采集設(shè)備,，采集設(shè)備接收處理后的GPS同步信號(hào)，達(dá)到同步整個(gè)分布式采集系統(tǒng),。
橋梁構(gòu)造范圍很廣,、結(jié)構(gòu)較為特殊,，監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散在各處，很多監(jiān)測(cè)項(xiàng)目又具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn),，例如地震,、交通事故等。因此對(duì)于各部位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要非常準(zhǔn)確的時(shí)間同步,，一般的數(shù)據(jù)采集技術(shù)難以達(dá)到監(jiān)測(cè)要求,，如果不采用一種同步技術(shù)，極有可能造成各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)時(shí)間上的微小誤差,，不僅造成監(jiān)測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確,，還嚴(yán)重影響了對(duì)橋梁健康的研究分析,。而通過(guò)時(shí)間同步服務(wù)器*可以避免這些問(wèn)題。 關(guān)于時(shí)間同步服務(wù)器的詳細(xì)介紹,，請(qǐng)參考http://www.ruicheng-china.cn/,。
整個(gè)采集系統(tǒng)分散在橋梁的各個(gè)部位。橋梁按照區(qū)域劃分為若干區(qū)段,，在主要幾個(gè)區(qū)段中安置著信號(hào)采集機(jī)站,，每組采集機(jī)站均和時(shí)間同步服務(wù)器相連，GPS PPS接收器接受GPS時(shí)鐘同步信號(hào),，做相應(yīng)的處理得到時(shí)鐘同步信號(hào)和時(shí)間戳并發(fā)送給PXI采集設(shè)備,，采集設(shè)備接收處理后的GPS同步信號(hào)，達(dá)到同步整個(gè)分布式采集系統(tǒng),。
二,、系統(tǒng)組成
1.所謂時(shí)鐘同步有以下2方面含義，只有2方面都達(dá)到同步,，才能稱為真正的同步采集,。
a） 數(shù)據(jù)采樣頻率的同步，包括采樣時(shí)鐘信號(hào)的脈沖同步以及相位同步,。
b） 時(shí)間軸上的同步,，即采樣點(diǎn)時(shí)間標(biāo)簽的同步。
2.GPS PPS時(shí)鐘同步技術(shù)的系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)主要由GPS接收器和NI PXI采集設(shè)備2大部分組成,。結(jié)構(gòu)如圖1：
1.所謂時(shí)鐘同步有以下2方面含義，只有2方面都達(dá)到同步,，才能稱為真正的同步采集,。
a） 數(shù)據(jù)采樣頻率的同步，包括采樣時(shí)鐘信號(hào)的脈沖同步以及相位同步,。
b） 時(shí)間軸上的同步,，即采樣點(diǎn)時(shí)間標(biāo)簽的同步。
2.GPS PPS時(shí)鐘同步技術(shù)的系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)主要由GPS接收器和NI PXI采集設(shè)備2大部分組成,。結(jié)構(gòu)如圖1：
圖1.GPS PPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)組成圖
時(shí)間同步服務(wù)器的輸入端連接著一個(gè)GPS信號(hào)接受天線,，接受來(lái)自GPS衛(wèi)星發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào)，輸出端分為3部分：
10MPPS（Pulse Per Second）信號(hào)：用于同步采集系統(tǒng),，作為采集系統(tǒng)的采樣基頻,。此信號(hào)不包含任何的時(shí)間信息，僅僅為簡(jiǎn)單的脈沖信號(hào),，脈沖間隔為10納秒,。
1PPS（Pulse Per Second）信號(hào)：用于采集系統(tǒng)觸發(fā)采集使用。此信號(hào)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的,，不包含任何時(shí)間信息（年或月之類）的脈沖信號(hào),，以1PPS為例，每秒發(fā)生1次脈沖,，每個(gè)脈沖的寬度通常為100毫秒,，PPS信號(hào)是一種較為簡(jiǎn)單的同步技術(shù)，但其效果卻不亞于任何復(fù)雜的同步時(shí)鐘信號(hào),。
時(shí)間（GMT）信號(hào)：用于替代采集系統(tǒng)自身的時(shí)間標(biāo)簽,。此信號(hào)采用NEMA標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)形式為GMT時(shí)間,，以字符串方式顯示,，例如“06.001…..”,，其中*部分為年份，第二部分為年中天數(shù),，第三部分為一天的具體時(shí)間,，到秒級(jí)。
PXI采集設(shè)備采用NI PXI 1045 18槽機(jī)箱,，NI PXI 8187主控制器為主,，采集卡為NI PXI 6652、6602,、4472B,，其中：
PXI 6652時(shí)鐘同步模塊采用NI提供的SMB（類似BNC同軸電纜的接口）接口于GPS接收器的10M PPS輸出端相連，接收10M PPS時(shí)鐘信號(hào),，并且將此時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻,，把分頻后的時(shí)鐘信號(hào)提供到PXI機(jī)箱背板，提供給高速同步采集卡PXI 4472B作為采樣時(shí)鐘頻率,。
PXI 6602計(jì)數(shù)器采用接線端子板與時(shí)間同步服務(wù)器的1 PPS輸出端相連,，需要同時(shí)接入2個(gè)輸入端口，都接收1 PPS信號(hào),，*個(gè)輸入端收到信號(hào)后,，按1 PPS頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，并設(shè)定采集時(shí)間,，當(dāng)達(dá)到采集的起始時(shí)間,，PXI 6602提供觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)PXI 4472B開始采集,；第二個(gè)輸入端的1 PPS頻率脈沖為4472B提供相位同步觸發(fā)脈沖,。
PXI 8187控制器的標(biāo)準(zhǔn)RS232串口與GPS接收器的時(shí)間輸出端相連，接收GPS接收器提供的時(shí)間信息,，并計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔＋觸發(fā)開始的時(shí)間來(lái)獲取該采樣點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)簽,。
3.采用NI LABVIEW虛擬儀器編寫可視性較高的數(shù)據(jù)采集及處理軟件。
10MPPS（Pulse Per Second）信號(hào)：用于同步采集系統(tǒng),，作為采集系統(tǒng)的采樣基頻,。此信號(hào)不包含任何的時(shí)間信息，僅僅為簡(jiǎn)單的脈沖信號(hào),，脈沖間隔為10納秒,。
1PPS（Pulse Per Second）信號(hào)：用于采集系統(tǒng)觸發(fā)采集使用。此信號(hào)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的,，不包含任何時(shí)間信息（年或月之類）的脈沖信號(hào),，以1PPS為例，每秒發(fā)生1次脈沖,，每個(gè)脈沖的寬度通常為100毫秒,，PPS信號(hào)是一種較為簡(jiǎn)單的同步技術(shù)，但其效果卻不亞于任何復(fù)雜的同步時(shí)鐘信號(hào),。
時(shí)間（GMT）信號(hào)：用于替代采集系統(tǒng)自身的時(shí)間標(biāo)簽,。此信號(hào)采用NEMA標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)形式為GMT時(shí)間,，以字符串方式顯示,，例如“06.001…..”,，其中*部分為年份，第二部分為年中天數(shù),，第三部分為一天的具體時(shí)間,，到秒級(jí)。
PXI采集設(shè)備采用NI PXI 1045 18槽機(jī)箱,，NI PXI 8187主控制器為主,，采集卡為NI PXI 6652、6602,、4472B,，其中：
PXI 6652時(shí)鐘同步模塊采用NI提供的SMB（類似BNC同軸電纜的接口）接口于GPS接收器的10M PPS輸出端相連，接收10M PPS時(shí)鐘信號(hào),，并且將此時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻,，把分頻后的時(shí)鐘信號(hào)提供到PXI機(jī)箱背板，提供給高速同步采集卡PXI 4472B作為采樣時(shí)鐘頻率,。
PXI 6602計(jì)數(shù)器采用接線端子板與時(shí)間同步服務(wù)器的1 PPS輸出端相連,，需要同時(shí)接入2個(gè)輸入端口，都接收1 PPS信號(hào),，*個(gè)輸入端收到信號(hào)后,，按1 PPS頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，并設(shè)定采集時(shí)間,，當(dāng)達(dá)到采集的起始時(shí)間,，PXI 6602提供觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)PXI 4472B開始采集,；第二個(gè)輸入端的1 PPS頻率脈沖為4472B提供相位同步觸發(fā)脈沖,。
PXI 8187控制器的標(biāo)準(zhǔn)RS232串口與GPS接收器的時(shí)間輸出端相連，接收GPS接收器提供的時(shí)間信息,，并計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔＋觸發(fā)開始的時(shí)間來(lái)獲取該采樣點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)簽,。
3.采用NI LABVIEW虛擬儀器編寫可視性較高的數(shù)據(jù)采集及處理軟件。
