【正文】 0] RUP Request Update Program：請求更新程序 0x21 RUC Request Update Configure Table：請求更新節(jié)點配置表 0x23 RNR Request Net Repeater：節(jié)點入網(wǎng)請求（中繼和采集節(jié)點 0x24 節(jié)點物理 ID（ UINT32）； TL Test Link：發(fā)送探測鏈路握手請求 0x25 TR Timestamp Request：時間戳請求 0x26 Originate Timestamp（ UINT16）：起始請求時間； Receive Timestamp（ UINT16）：接收方接收到的時間； Transmit Timestamp（ UINT16）： TRY要回復(fù)的時間； RP Reply Program回復(fù)更新程序請求 0x31 程序包 請 求 回 復(fù) 類 [0x30] RTT Reply Topology Table：回復(fù)中繼節(jié)點配置表 0x32 回復(fù)此請求的時間（ UINT16）；該中繼節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)置表見 RCT Reply Configure Table：回復(fù)采集節(jié)點配置表請求 0x33 配置表包 RLA Reply Logical Address：回復(fù)采集節(jié)點其邏輯地址 0x34 時間（ UINT16）；采集節(jié)點邏輯地址（ UINT8）；采集節(jié)點物理地址（ UINT32） RLS Reply Link Success：返回鏈路連接成功 0x36 TRY Timestamp Reply：時間戳回復(fù) 時間戳消息有以下功能：時間同步、測網(wǎng)絡(luò)延時、詢問時間 0x37 Originate Timestamp（ UINT16）：起始請求時間； Receive Timestamp（ UINT16）：接收方接收到的時間； Transmit Timestamp（ UINT16）： TRY要回復(fù)的時間； 5 詳細設(shè)計 軟件流程描述 建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器軟件流程如圖 所示。然后根據(jù)協(xié)議對 UDP 包的合法性做初步判斷（包頭是否為 ‘*’，包尾是否為 ‘’），假如不合法則直接丟棄并且記入系統(tǒng)日志，假如合法則移交解析模塊。最后根據(jù)具體的數(shù)據(jù)類型，將最低兩字節(jié)的采集數(shù)據(jù)解析為常規(guī)格式。 難點和解決方案 ? 并行處理 難點：在服務(wù)器程序運行的過程中會經(jīng)常遇到這種情況：同時要與多個采集節(jié)點進行通信，有的是要接收采集節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，有的是要向采集節(jié)點下發(fā)命令。 = buffer[1]。 i 。首先如何提取這若干張 Excel表中的節(jié)點信息，這是一個難點。 // 查詢數(shù)據(jù)庫獲取 MAC地址 = getNodeMacAddrByLogicalAddr( .get(indexInDownloadList).logicalAddr)。 i ()。 = originalSecond+。 int localMin = ()。 if(date == 0) { month。 解決方案：在數(shù)據(jù)庫中建立了一張 Mac 地址和邏輯地址的映射表，有了這張表后，可以根據(jù)數(shù)據(jù)包中的邏輯地址查詢數(shù)據(jù)庫得到物理 Mac 地址，也就知道了是物理上的哪一個采集模塊。 try { namePort = getNamePort(MacAddrStrUpperCase, channelNum, )。 } (通道類型： +(namePort))。 } if(subPacketLength == 2) { double value = 。 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// (檢測值： +value)。 (振動數(shù)據(jù)： )。 = 。 圖 命令解析測試 完成對入網(wǎng)請求命令、全網(wǎng)對時命令、通道重啟命令解析正確性的測試。服務(wù)器軟件能夠?qū)崟r獲取底層傳感器采集到的建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并將解析處理后的數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中。魏老師平易近人，在我們畢業(yè)設(shè)計期間給予了我們無微不至的關(guān)懷，每次我們遇到問題時，魏老師都會與我們進行討論并引導(dǎo)我們?nèi)プ约禾岢鰡栴}解決問題，即使老師在外出差也不時通過網(wǎng)絡(luò)或是手機的方式詢問我們畢業(yè)設(shè)計的情況并給予幫助。服務(wù)器軟件的系統(tǒng)日志模塊還能對錯誤數(shù)據(jù)和異常情況進行記錄。 圖 服務(wù)器通道重啟命令解析結(jié)果 數(shù)據(jù)解析測試 測試用例：上傳充電電壓數(shù)據(jù) 2A 09 01 10 0000 11 00 23 測試結(jié)果：服務(wù)器程序接收到通信包后進行數(shù)據(jù)解析，并將解析后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫如圖 所示。 } catch (FileNotFoundException e) { // TODO Autogenerated catch block ()。 (振動頻率 :+)。 } catch (IOException e) { ()。 for(int k = 0。 for(int j = 0。 } catch(Exception ex) { namePort = 1。 下面是解決該難點的關(guān)鍵代碼： String MacAddrStr = getNodeMacAddrByLogicalAddr(logicalAddrStr)。 } }else if(localHour = hour) { } = year++month++date+ +hour+:+min+:+sec。 } = year++month++date+ +hour+:+min+:+sec。 int year = ()?？梢娪脙蓚€字節(jié)無法表示全天時間。 } catch (FileNotFoundException e1) { // TODO Autogenerated catch block ()。所有的節(jié)點配置表按順序存放在配置文件夾中，下載程序會依次進行讀取。 Thread praseThread = new Thread(praseDataPacketRunnable)。 = buffer[5]。 } catch (SocketException e) { // TODO Autogenerated catch block ()。 假設(shè)收到的是下載指令，首先區(qū)分是下載程序還是下載節(jié)點配置表。 圖 數(shù)據(jù)解析流程示意圖 包頭 有效載荷 包尾 *0 長度 1 匯聚 ID2 消息地址 3 ACK標志會話結(jié)束標志 4 流水號號 5 消息類型 6 消息參數(shù)列表 7 1B 1B 1B 1B 1B 1B 1B 1B 圖 根據(jù)第七個字節(jié)消息類型可以判定，此次接收到的是數(shù)據(jù)還是命令，假如是數(shù)據(jù)，則第八個字節(jié)開始直至結(jié)束位是數(shù)據(jù)部分，這部分是由 n 個長度為 6字節(jié)的數(shù)據(jù)包構(gòu)成，最高兩個字節(jié)為數(shù)據(jù)地址，中間兩個字節(jié)為采集時間，最底兩個字節(jié)為采集數(shù)據(jù)，如圖 所示。監(jiān)聽模塊是一個死循環(huán)，循環(huán)監(jiān)聽端口9000，等待連接請求。 ? 若為下發(fā)控制命令時，該字段表示消息的目的地址（命令的施予方）。采集節(jié)點 amp。 數(shù)據(jù)庫操作模塊：對數(shù)據(jù)庫進行增、刪、改、查等操作。除了 Microsoft SQL Server，它還支持 IBM DB2和 Oracle數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器軟件的測試工具采用 C語言編寫，使用 Visual Studio 2020 開發(fā)。 4 概要設(shè)計 硬件環(huán)境 建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)采用典型的物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)：采集層、傳輸層、應(yīng)用層。 ? 下載功能： 分為采集節(jié)點的配置表下載和程序下載。 ? 解析客戶端下發(fā)的命令，根據(jù)具體的命令提供相應(yīng)的服務(wù)操作。著重于建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全 監(jiān)控平臺服務(wù)器軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。運用物聯(lián)網(wǎng)進行重大建筑的監(jiān)控，使得監(jiān)控更加全面，采集速度快、精度高、實時性好、自動化程度高，實現(xiàn)在線監(jiān)測，使得結(jié)構(gòu)在進行安全評判時更具有科學(xué)性。在當下的 “ 十五年 ” ，一場新的變革正悄然興起，那就是 “ 物聯(lián)網(wǎng) ”（ Inter of things，簡稱 IOT）。 國外研究現(xiàn)狀 在土木工程領(lǐng)域中，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測概念早在 1985 年就已經(jīng)提出，最初主要應(yīng)用在橋梁健康監(jiān)測方面，近十幾年來，逐步推廣到針對建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測開展了大量的研究。 本論文設(shè)計的軟件，是建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的服務(wù)器軟件，主要負責(zé)接收和解析采集節(jié)點通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)上傳的建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，然后將解析后的數(shù)據(jù)存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。 本論文著重于建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，通過該軟件可以實時獲取底層傳感器采集到的建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，經(jīng)過解析處理后存儲于 MicrosoftSQlServer2020 數(shù)據(jù)庫中。同時，服務(wù)器軟件還可以解析 Excel 配置表，將 Excel 數(shù)據(jù)解析為 hex 記錄下發(fā)用于配置底層硬件工作模式。同時，還能夠配置底層硬件的采集頻率和采集通道號。隨著土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的大型化、復(fù)雜化以及智能化，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的內(nèi)容逐漸變得豐富起來，不再是單純的載荷應(yīng)力監(jiān)測，而要向結(jié)構(gòu)損傷檢測、快速損傷定位、結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測等方向努力。在 “ 物聯(lián)網(wǎng) ” 這個領(lǐng)域中，我國的技術(shù)研發(fā)水平正處于世界前列。所以，在施工階段和使用階段，這種監(jiān)測技術(shù)可以達到及時有效的保證建筑的安全性，具有很好的實際意義。 建筑 結(jié)構(gòu) 健康監(jiān)測與安全監(jiān)控平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測建筑的安全和健康狀態(tài)，進行分析和評估，發(fā)現(xiàn)異常及時預(yù)警，以便做出必要的控制，提高建筑的安全性和使用壽命，最大限度地減少不必要的財產(chǎn)損失與生命傷亡。 ? 通過解析 Excel 配置表，將 Excel 數(shù)據(jù)解析為 hex 記錄下發(fā)實現(xiàn)對底層硬件工作模式的配置。采集節(jié)點配置表下載，是將存儲采集節(jié)點工作頻率和通道號信息的 Excel 表解析成 hex 記錄下發(fā)；程序下載，是將單片機 /嵌入式程序解析成 hex 記錄下發(fā)。用到的硬件環(huán)境如下： 采集層硬件環(huán)境：應(yīng)力應(yīng)變傳感器、裂縫傳感器、撓度傳感器、風(fēng)力風(fēng)向傳感器、沉降傳感器、位移傳感器、傾斜傳感器、加速度傳感器、溫濕度傳感器等傳感器、多傳感器融合模塊、太陽能采電模塊、供電模塊。 Eclipse（集成開發(fā)環(huán)境）： Eclipse 是一個開放源代碼的、基于 Java 的可擴展開發(fā)平臺。 SQL Server 2020 R2：是由美國微軟公司所推出的關(guān)系數(shù)據(jù)庫解決方案，近年來它的應(yīng)用范圍有所擴展，已經(jīng)觸及到大型、跨國企業(yè)的數(shù)據(jù)庫管理。 命令處理模塊：完成對下載、全網(wǎng)對時、入網(wǎng)請求命令、節(jié)點查詢命令的處理。485采集盒：用四個字節(jié)標識其物理地址，全 0全 1暫且不用；高八位標識類型，共 256種（現(xiàn)分別為中繼、采集節(jié)點及 485采集盒）；低 24位標識每種類型節(jié)點的序號。 注：若為通道命令時，該字段表示采集節(jié)點的邏輯地址，具體通道在作用通道中指出。為了不阻塞主線程，所以創(chuàng)建了一個 MainListener 監(jiān)聽線程。 圖 采集數(shù)據(jù)包格式圖 2 個字節(jié)數(shù)據(jù)地址是由 1 個字節(jié)的通道號和 1 個字節(jié)的邏輯地址構(gòu)成。假設(shè)是下載節(jié)點配置表，那么讀取用于存儲節(jié)點信息的 Excel 表，并將 Excel 表中的數(shù)據(jù)解析成 hex 記錄下發(fā)；假設(shè)是下載程序，那么獲取用于存儲嵌入式程序的 hex 文件進行組包下發(fā)。 } dataPacket = new DatagramPacket(buffer, bufferSize)。 = buffer[6]。 ()。對于每一張 Excel表，下載程序首先逐行讀取含義這部分的內(nèi)容，當找到帶有 ‘*’的含義時，將其對應(yīng)通道號下的數(shù)值轉(zhuǎn)換成 16進制后存入 byte[]數(shù)組中，當含義部分讀取完畢后返回 byte[]數(shù)組并插入 ArrayList中，接著讀取下一張 Excel表直至遍歷結(jié)束。 } catch (IOException e1) { // TODO Autogenerated catch block ()。這就得區(qū)分采集時間是 AM還是 PM，假如是 PM，還得區(qū)分是當天的 PM還是前一天的 PM。 int month = ()+1。 } else {