| 姓名 |
蔡伯中(Po-Chung Tsai)
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畢業系所 |
土木工程學系 |
| 論文名稱 |
應用寬頻網路於結構監測系統之可行性研究
(The potential study of the broad-band network application in structural monitoring system)
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| 摘要(中) |
早期的監測系統，需要研究人員親赴監測現場將監測資料取回。隨著通訊設備、儀器的快速發展，數據機開始在資料擷取單元和個人電腦間的資料傳輸上扮演著重要的角色，加上運用寬頻網路，如：ISDN、ADSL、Cable Modem等，提高了監測系統能即時調整的可能性，故隨著監測技術的進步能更快且可靠的取得資料，更有效的監測系統也應該開始發展。本研究對寬頻網路監測系統加以詳細介紹，並針對結構物地震反應特性與配合利用寬頻網路傳輸資料之要求，撰寫相關監控與分析程式，其功能包括(一)線上監測系統調整，(二)即時資料分析，(三)即時警示系統，(四)定時監測與(五)資料後處理與分析。研究過程中利用寬頻網路及四十天的長時間監測資料收集，測試此一監控與分析程式之實用性，且探討取樣率對即時效能之影響。研究結果顯示，此一監控與分析程式能有效的進行監測資料之收集，並將收集到的監測資料加以處理及進行相關分析，可供工程界應用。 |
| 摘要(英) |
In early stage, the investigators have to go to the location of data acquisition unit and fetch the data in person. Owning to dramatic innovation in communication technique, modems play an important role to communicate bilaterally between personal computer and data acquisition unit. Furthermore, the broadband network access, ISDN, ADSL, Cable Model etc., offers the possibility of real-time and on-line monitoring and adjustment. By the faster and more reliable data collecting technique, a prototype on-line monitoring system would be established. In this paper, monitoring system with broadband network will be introduced in detail, the monitoring and analysis program about earthquake response characteristics of the structure would be developed and meet the request of use monitoring system with broadband network to transmit the data. The program functions include：(1) on-line adjustment of monitoring system,(2) real time data analysis,(3) real time warning system,(4) timer setting of monitoring system,(5) data processing and analyzing. In the process of research, broadband network to transmit data and remote monitoring are applied in forty-day test to verify the practicality of the program and investigate the influence of sampling rate on real time performance of monitoring system. It is found that the whole system does show its potential to be installed in a real structure as a health monitoring system. Therefore, the broad-band network monitoring system processes the possibility in practical applications. |
| 關鍵字(中) |
★ 地震
★ 結構監測
★ 寬頻網路
★ 監控與分析程式 |
關鍵字(英) |
★ broadband network
★ Structure Monitoring
★ Earthquake
★ monitoring and analysis program |
| 論文目次 |
目 錄
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 本文內容 4
第二章 結構監測系統簡介 6
2-1 監測系統概要 6
2-1-1 訊號發送端 6
2-1-2 傳送路徑 7
2-1-3 訊號收取端 7
2-1-4 結構監測系統的主要功能 8
2-2 感應器簡介 9
2-2-1 感應器之轉換原理 9
2-2-2 感應器之輸出訊號方式 11
2-2-3 感應器之種類 12
2-3 傳統結構監測系統 18
2-3-1 人員親赴現場取得監測資料 18
2-3-2 使用類比記錄器取得監測資料 19
2-3-3 使用數位記錄器並配合個人電腦取得監測資料 19
2-3-4 傳統監測系統所存在的問題 19
2-4 寬頻網路監測系統 20
2-4-1 寬頻網路 21
2-4-2 寬頻網路的分類 21
2-4-3 寬頻網路之比較 28
2-5 結構監測系統之要點 29
第三章 監控軟體之撰寫與開發 32
3-1 即時資料展示、即時頻譜分析 32
3-2 定時監測 32
3-3 資料儲存、資料庫建立 33
3-4 警示系統、歷時資料分析 33
3-5 頻譜分析、反應譜分析、富立葉頻譜分析 34
第四章 模擬遠端遙控之監測系統 35
4-1 監測系統儀器簡介 35
4-2 監測流程規畫與測試過程 36
4-3 試驗資料處理 37
4-4 取樣率對即時效能之影響 38
第五章 結論與建議 40
5-1 結論 40
5-2 建議 41
參考文獻 43
表 目 錄
表2-1 寬頻網路系統之綜合比較表 46
表4-1 連續40天之監測資料整理 47
表4-2 網路頻寬與綜合監測系統感應器數量比較表 47
圖 目 錄
圖2-1結構監測系統流程圖 48
圖2-2桿式變位計(Rod Extensometer) 49
圖2-3桿式變位計(Rod Extensometer) 49
圖2-4多點變位計(Multiple Rod Extensometer) 49
圖2-5電線滑動式變位計(Wire Slide Meter) 50
圖2-6水準式相對沈陷計(Water Level Relative Settlement Meter) 50
圖2-7液壓式相對沈陷計(Water Pressure Relative Settlement Meter) 50
圖2-8應變計(Strain Meter) 51
圖2-9表面型應變計(Surface Strain Meter) 51
圖2-10管式應變計(Pipe Strain Meter) 51
圖2-11鋼筋應力計(Reinforcement Stress Meter) 52
圖2-12鋼筋應力計(Reinforcement Stress Meter) 52
圖2-13加速度計(Accelerometer) 52
圖2-14加速度計(Accelerometer) 53
圖2-15孔隙水壓計(Pore Pressure Transducer) 53
圖2-16低容量水壓計(Low Water Pressure Transducer) 53
圖2-17總壓力計(Total Pressure Cell) 54
圖2-18土壓力計(Earth Pressure Meter) 54
圖2-19土壓力計(Earth Pressure Meter) 54
圖2-20傾斜計(Clinometer) 55
圖2-21埋設型傾斜計(Buried Inclinometer) 55
圖2-22溫度計(Temperature Sensor) 55
圖2-23水位計(Water Level Meter) 56
圖2-24打點記錄器(Analog Recorder) 56
圖3-1軟體介面 57
圖3-2監測頻道之設定 57
圖3-3即時資料展示 58
圖3-4即時頻譜分析 58
圖3-5定時分析 59
圖3-6資料儲存 59
圖3-7資料轉移 60
圖3-8轉ASCII檔及建立反應譜資料檔 60
圖3-9資料庫建立 61
圖3-10警示系統 61
圖3-11與歷史資料比較圖 62
圖3-12頻譜分析 62
圖3-13反應譜分析 63
圖3-14反應譜之比較 63
圖3-15富立葉頻譜之比較 64
圖4-1加速度規 64
圖4-2訊號放大器 65
圖4-3訊號擷取元(SPARTAN) 65
圖4-4單跨橋梁模型 66
圖4-5地面加速度規組 66
圖4-6橋面加速度規組 67
圖4-7模擬遠端遙控之監測系統 67
圖4-8五月12日 09:00 Channel(01)-(03)之原始資料歷時 68
圖4-9五月12日 09:00 Channel(04)-(06)之原始資料歷時 69
圖4-10 Channel(01)之日平均值記錄 70
圖4-11 Channel(01)之日最大值記錄 70
圖4-12 Channel(02)之日平均值記錄 71
圖4-13 Channel(02)之日最大值記錄 71
圖4-14 Channel(03)之日平均值記錄 72
圖4-15 Channel(03)之日最大值記錄 72
圖4-16 Channel(04)之日平均值記錄 73
圖4-17 Channel(04)之日最大值記錄 73
圖4-18 Channel(05)之日平均值記錄 74
圖4-19 Channel(05)之日最大值記錄 74
圖4-20 Channel(06)之日平均值記錄 75
圖4-21 Channel(06)之日最大值記錄 75
圖4-22五月12日 9:00 Channel(01)-(03)與歷史記錄之比較 76
圖4-23五月12日 9:00 Channel(04)-(06)與歷史記錄之比較 76
圖4-24五月12日 9:00 Channel(01)，阻尼比2%之反應譜圖 77
圖4-25五月12日 9:00 Channel(01)，阻尼比4%之反應譜圖 78
圖4-26五月12日 9:00 Channel(01)，阻尼比6%之反應譜圖 79
圖4-27五月12日 9:00 Channel(02)，阻尼比2%之反應譜圖 80
圖4-28五月12日 9:00 Channel(02)，阻尼比4%之反應譜圖 81
圖4-29五月12日 9:00 Channel(02)，阻尼比6%之反應譜圖 82
圖4-30五月12日 9:00 Channel(03)，阻尼比2%之反應譜圖 83
圖4-31五月12日 9:00 Channel(03)，阻尼比4%之反應譜圖 84
圖4-32五月12日 9:00 Channel(03)，阻尼比6%之反應譜圖 85
圖4-33五月12日 9:00 Channel(04)，阻尼比2%之反應譜圖 86
圖4-34五月12日 9:00 Channel(04)，阻尼比4%之反應譜圖 87
圖4-35五月12日 9:00 Channel(04)，阻尼比6%之反應譜圖 88
圖4-36五月12日 9:00 Channel(05)，阻尼比2%之反應譜圖 89
圖4-37五月12日 9:00 Channel(05)，阻尼比4%之反應譜圖 90
圖4-38五月12日 9:00 Channel(05)，阻尼比6%之反應譜圖 91
圖4-39五月12日 9:00 Channel(06)，阻尼比2%之反應譜圖 92
圖4-40五月12日 9:00 Channel(06)，阻尼比4%之反應譜圖 93
圖4-41五月12日 9:00 Channel(06)，阻尼比6%之反應譜圖 94
圖4-42五月12日 09:00 Channel(01)不同阻尼比反應譜之比較圖 95
圖4-43五月12日 09:00 Channel(02)不同阻尼比反應譜之比較圖 95
圖4-44五月12日 09:00 Channel(03)不同阻尼比反應譜之比較圖 96
圖4-45五月12日 09:00 Channel(04)不同阻尼比反應譜之比較圖 96
圖4-46五月12日 09:00 Channel(05)不同阻尼比反應譜之比較圖 97
圖4-47五月12日 09:00 Channel(06)不同阻尼比反應譜之比較圖 97
圖4-48五月12日 09:00 Channel(01)、(04)，阻尼比2%反應譜之比較圖 98
圖4-49五月12日 09:00 Channel(02)、(05)，阻尼比2%反應譜之比較圖 99
圖4-50五月12日 09:00 Channel(03)、(06)，阻尼比2%反應譜之比較圖 100
圖4-51五月12日 9:00 Channel(01)、(04)富立葉頻譜之比較 101
圖4-52五月12日 9:00 Channel(02)、(05)富立葉頻譜之比較 102
圖4-53五月12日 9:00 Channel(03)、(06)富立葉頻譜之比較 103
圖4-54橋梁模型振動試驗 Channel(01)-(03)之原始資料歷時 104
圖4-55橋梁模型振動試驗 Channel(04)-(06)之原始資料歷時 105
圖4-56橋梁模型振動試驗 Channel(01)，阻尼比2%之反應譜圖 106
圖4-57橋梁模型振動試驗 Channel(01)，阻尼比4%之反應譜圖 107
圖4-58橋梁模型振動試驗 Channel(01)，阻尼比6%之反應譜圖 108
圖4-59橋梁模型振動試驗 Channel(02)，阻尼比2%之反應譜圖 109
圖4-60橋梁模型振動試驗 Channel(02)，阻尼比4%之反應譜圖 110
圖4-61橋梁模型振動試驗 Channel(02)，阻尼比6%之反應譜圖 111
圖4-62橋梁模型振動試驗 Channel(03)，阻尼比2%之反應譜圖 112
圖4-63橋梁模型振動試驗 Channel(03)，阻尼比4%之反應譜圖 113
圖4-64橋梁模型振動試驗 Channel(03)，阻尼比6%之反應譜圖 114
圖4-65橋梁模型振動試驗 Channel(04)，阻尼比2%之反應譜圖 115
圖4-66橋梁模型振動試驗 Channel(04)，阻尼比4%之反應譜圖 116
圖4-67橋梁模型振動試驗 Channel(04)，阻尼比6%之反應譜圖 117
圖4-68橋梁模型振動試驗 Channel(05)，阻尼比2%之反應譜圖 118
圖4-69橋梁模型振動試驗 Channel(05)，阻尼比4%之反應譜圖 119
圖4-70橋梁模型振動試驗 Channel(05)，阻尼比6%之反應譜圖 120
圖4-71橋梁模型振動試驗 Channel(06)，阻尼比2%之反應譜圖 121
圖4-72橋梁模型振動試驗 Channel(06)，阻尼比4%之反應譜圖 122
圖4-73橋梁模型振動試驗 Channel(06)，阻尼比6%之反應譜圖 123
圖4-74橋梁模型振動試驗 Channel(01)不同阻尼比反應譜之比較圖 124
圖4-75橋梁模型振動試驗 Channel(02)不同阻尼比反應譜之比較圖 124
圖4-76橋梁模型振動試驗 Channel(03)不同阻尼比反應譜之比較圖 125
圖4-77橋梁模型振動試驗 Channel(04)不同阻尼比反應譜之比較圖 125
圖4-78橋梁模型振動試驗 Channel(05)不同阻尼比反應譜之比較圖 126
圖4-79橋梁模型振動試驗 Channel(06)不同阻尼比反應譜之比較圖 126
圖4-80橋梁模型振動試驗 Channel(01)、(04)，阻尼比2%反應譜之比較圖 127
圖4-81橋梁模型振動試驗 Channel(02)、(05)，阻尼比2%反應譜之比較圖 128
圖4-82橋梁模型振動試驗 Channel(03)、(06)，阻尼比2%反應譜之比較圖 129
圖4-83橋梁模型振動試驗 Channel(01)、(04)富立葉頻譜之比較 130
圖4-84橋梁模型振動試驗 Channel(02)、(05)富立葉頻譜之比較 131
圖4-85橋梁模型振動試驗 Channel(03)、(06)富立葉頻譜之比較 132
圖4-86 加速度監測系統使用不同網路頻寬之一日資料量比較 133
圖4-87 綜合監測系統使用不同網路頻寬之一日資料量比較 133 |
| 參考文獻 |
參考文獻
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| 指導教授 |
唐治平、李維森
(Jhy-Pyng Tang、Wei-Sen Li)
|
審核日期 |
2002-7-2 |
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