基于ARM的分布式光纤振动传感监测系统的研制的开题报告.docx

基于ARM的分布式光纤振动传感监测系统的研制的开题报告
一、项目背景
随着科技的不断发展和社会的不断进步，光纤传感技术在各个领域得到了广泛的应用，特别是在监测和控制领域。在传统的振动监测中，一般采用加速度传感器、振动传感器等设备进行监测。但这些传感器实时性难以保证、易受干扰等缺点，不利于对振动传感的准确监测和精细化管理。而光纤振动传感技术，具有分布式监测、较高采样率、大动态范围等特点，被广泛应用于建筑物、桥梁、管道等工程结构振动监测领域。
本项目将基于ARM平台，研制一种分布式光纤振动传感监测系统，该系统能够分布式地采集结构的声波波形、形变等振动参数，并及时传输到服务器进行分析，实现对工程结构的精确监测，并为工程结构振动精细化管理提供可靠的技术支持。
二、研究目标
本项目的主要研究目标如下：
1.基于ARM平台设计并研发分布式光纤振动传感监测系统。
2.对光纤传感技术的测量原理、信号处理技术、分布式采集网络技术等进行深入研究。
3.对声波波形、形变等振动参数进行分析处理，实现高精度的结构振动监测。
4.实现系统数据的可靠传输和服务器端的数据管理与处理，并提供数据接口及振动监测信息。
三、研究内容与技术方案
1.光纤振动传感器研制
设计并制作一种能够分布式采集振动参数的光纤传感器。该传感器能够实现对物体的声波波形、形变等振动参数进行高精度的监测。传感器的设计应该满足以下要求：
（1）采样频率高：为保证数据的准确性，传感器的采样频率应该尽可能高。
（2）灵敏度高：传感器对声波波形、形变等振动参数应该有很高的灵敏度。
（3）可靠性高：传感器应该具有较高的稳定性和可靠性。
2.分布式采集网络研究
在实现采集器的基础上，需要对分布式采集网络进行研究。主要包括网络拓扑结构、分布式数据采集、数据传输等。在网络拓扑结构方面，应该根据监测地域的实际情况选择适合的网络形式，如星型、环型、网状等。在分布式数据采集方面，应该设计一种类似于总线协议的采集方式，避免各采集节点之间的数据丢失、错误等问题。
3.基于ARM平台的控制系统设计
借助ARM技术，设计并研发分布式光纤振动传感监测系统的控制系统。控制系统应该包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块三部分。其中，ARM的处理能力可以保证数据的实时处理和传输，实现系统的高效稳定运行。
四、研究内容计划
该项目的研究工作计划如下：
第一年：
1.光纤振动传感器的研制。
2.网络拓扑结构的研究及网络通信协议的制定。
3.控制系统框架设计，并实现数据采集和传输功能。
第二年：
1.完善分布式数据采集方案。
2.研究声波波形、形变等振动参数的分析处理算法。
3.实现数据处理模块，实现各类数据算法的编写和验证。
第三年：
1.数据处理模块的调试、优化及性能测试。
2.使用Android客户端和Web端访问数据的界面设计及实现。
3.实现完整系统调试及性能测试。
五、预期成果
结合以上的研究工作，该项目预计取得如下成果：
1.完整的分布式光纤振动传感监测系统。
2.具备高采样率、分布式采集、大动态范围的光纤传感器。
3.一套高效稳定的声波波形、形变等振动参数分析处理算法。
4.实现数据在Web及Android端访问的可视化处理系统。
5.一组完整的性能测试，为该技术提供了支持性的案例，为后期的产品化奠定了基础。