交通大學土木工程研究所進行光纖監測土木工程之應用
Print
Author(s):
許 崑山 - 交通大學土木工程所
Industry:
Basic Materials - Steel/ Lumber/ Construction, University/Education
Products:
Digital Output Modules, CompactRIO, LabVIEW, Analog Input Modules, Digital Input Modules
The Challenge:
土木工程系統監測的環境，例如橋樑、水庫壩體結構、隧道與天然邊坡等，常需在偏遠不易到達的劣環境下進行。因此需要建構一個能夠在現地自動化監測、分析，並具有網路整合技術的系統，來取代傳統的 Datalogger。
The Solution:
透過 CompactRIO 即時處理系統及 FPGA 電路特性配合 I/O 模組，來控制光路系統模組與擷取感測器訊號，建構一套光纖光柵感測系統，直接在現地進行運算，將分析後的監測資訊，直接透過網路傳達給使用者，以達到自動化監測之效果。
"NI 開發出一個良好的軟硬體工作平台，使得工程界在應用這些軟硬體元件非常的便利。"
光纖監測實驗室是隸屬於土木工程研究所，由黃安斌博士指導。主要從事大地環境與結構體的安全監測與大地的動態力學研究。主要是利用光纖光柵製作感測器，進行大地環境與結構物的應變量測。並自行研發光路系統與建構擷取分析系統進行訊號分析。
目前現有的儀器設備通常只能夠量取原始訊號，無法直接分析計算結果，如果需要後續處理訊號、遠端監測往往需要搭配 PC 使用，但是在土木工程的環境中，橋樑、水庫壩體結構、隧道與天然邊坡等，大多是相當惡劣的環境，因此缺乏一個穩定且整合性良好的系統。而使用 CompactRIO 即時運算控制系統，正好可以達到我們需要的即時監測、正確分析的要求，而 FPGA 的特性讓我們免於自行開發電路的困難，它本身模組的彈性設計，也滿足了我們對於日後功能擴充的需求。搭配 LabVIEW 的使用，可以建構一個良好的軟硬體整合平台。而 CompactRIO 系統能夠在嚴苛的環境下運作，是非常適合在土木工程現地惡劣的環境。
透過 CompactRIO 來控制雷射光源的輸出與光路的自動切換，並擷取光纖光柵感測的訊號進行分析，然後將運算處理後數據透由網路傳輸至伺服器。當監測標地的位移量超出警戒範圍，馬上傳送訊息到使用者端，一般情況下使用者可透過遠端來監控畫面，以達到自動化監測之效果。因為光路系統所獲得的光波長訊號的飄移量，但是我們最終所需要了解的物理量是監測標地的變形量，因此利用 CompactRIO 的 Real-Time特 性能夠直接在現地擷取可靠的訊號，並處理運算資料立即獲得所需的資訊，對於即時動態的訊號量測有很大的優勢，未來也可以運用在土石流或是地震的監測應用。
在學習 LabVIEW 與建置系統的過程中，透過閱讀書籍以及使用範例程式，並與線上工程師討論碰到的問題，甚至有時候還麻煩工程師親自跑一趟來幫我解決問題，給予我很多的幫助。在 NI 公司網站也有許多資訊可以閱讀與學習，對於在系統架構的原理與應用有更清楚的認識。因此非常感謝 NI 開發出一個良好的軟硬體工作平台，使得工程界在應用這些軟硬體元件非常的便利，也感謝 NI 的工程師在開發光纖光柵系統研究上的諸多協助。
|
|