FAST健康监测数据管理及集成系统的研究与开发

论文摘要

巨型射电望远镜FAST （Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope）是即将建设的世界上最大单口径射电望远镜。针对其建造精度及工作精度的苛刻功能要求（反射面形状精度RMS≤5mm）,结构健康监测系统对其建造全过程及工作运行状态实时监测和预警是必不可少的。FAST健康监测数据管理及集成系统是FAST健康监测系统的核心组成部分之一,在整个健康监测系统起着承前启后的作用。FAST 50m模型试验是FAST项目建设过程中的一个关键步骤。本文对FAST健康监测数据管理及集成系统进行了研究与开发,其研究成果不仅可以应用于FAST 50m模型试验,还应用于其他工程的健康监测,表明该系统具有通用性、实用性。首先,针对FAST结构健康监测特点,对数据管理及集成系统总体方案进行了研究,确定了系统组成及功能。其次,针对FAST反射面支承结构的数据类型及特点,基于SQL Server建立了FAST中心数据库;运用Delphi开发了数据管理的可视化人机交互界面。然后,基于Delphi开发软件建立系统集成平台,统一协调FAST健康监测各子系统共同运行,编制了包括结构分析软件ANSYS、MATLAB、数据采集软件LABVIEW等在内的所有相应接口程序。最后,在以上述基础上,对系统进行了标准化开发,建立了标准的FAST健康监测数据管理及集成系统,并将系统成功应用于FAST 50m模型索网试验、索松弛试验以及沧州铁狮子结构健康监测现场试验,实现数据交互、存储、共享等功能,完成试验数据的预处理和挖掘分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 FAST结构研究现状
• 1.2.1 FAST反射面支承结构研究进展
• 1.2.2 FAST健康监测系统研究进展
• 1.3 数据管理及集成系统研究现状
• 1.3.1 数据管理系统研究进展
• 1.3.2 系统集成的研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 FAST数据管理及集成系统总体方案设计
• 2.1 FAST反射面支承结构概况
• 2.2 FAST健康监测系统概述
• 2.2.1 健康监测系统的功能
• 2.2.2 健康监测系统的监测内容
• 2.2.3 健康监测系统的组成
• 2.3 数据管理及集成系统总体方案设计
• 2.3.1 数据管理及集成系统的总体目标
• 2.3.2 数据管理及集成系统的组成
• 2.3.3 数据管理及集成系统的功能
• 2.4 本章小结
• 第3章 数据管理系统的研究与开发
• 3.1 引言
• 3.2 中心数据库研究与开发
• 3.2.1 数据库开发工具
• 3.2.2 FAST结构数据类型
• 3.2.3 FAST结构数据特点
• 3.2.4 FAST反射面支承结构中心数据库
• 3.2.5 中心数据库安全管理
• 3.3 人机交互界面研究与开发
• 3.3.1 人机交互界面开发平台
• 3.3.2 人机交互界面开发原则
• 3.3.3 人机交互界面开发中的关键技术
• 3.3.4 人机交互界面功能分析
• 3.3.5 人机交互界面的程序实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 健康监测系统集成
• 4.1 系统集成原理
• 4.1.1 系统集成目标
• 4.1.2 系统集成原则
• 4.1.3 系统集成模式
• 4.2 健康监测系统集成方案
• 4.2.1 健康监测系统各子系统功能分析
• 4.2.2 健康监测系统集成方案分析
• 4.3 健康监测系统集成技术
• 4.3.1 数据采集软件的接口调用技术
• 4.3.2 MATLAB的接口调用技术
• 4.3.3 ANSYS的接口调用技术
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统标准化开发及工程应用试验研究
• 5.1 系统标准化开发
• 5.2 FAST 50m模型索网试验
• 5.2.1 FAST 50m模型简介
• 5.2.2 FAST 50m模型索网变位及动力测试试验
• 5.2.3 数据管理及集成系统试验应用
• 5.3 索松弛试验
• 5.3.1 试验简介
• 5.3.2 系统试验应用
• 5.3.3 索松弛试验数据预处理和分析
• 5.4 沧州铁狮子健康监测现场试验
• 5.4.1 沧州铁狮子简介
• 5.4.2 CILSS数据管理及集成系统现场试验应用
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢