網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)實驗室NetSLab的研究.pdf

1、在結(jié)構(gòu)工程與地震工程領域，結(jié)構(gòu)試驗占有相當重要的角色。由于地震機制和結(jié)構(gòu)抗震性能的復雜性，結(jié)構(gòu)試驗成為研究人員了解結(jié)構(gòu)抗震性能最直接且有效的方法。隨著現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)日趨復雜化和大型化，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)實驗室，甚至是大型結(jié)構(gòu)實驗室，由于資源有限，都逐漸面臨著無法滿足大規(guī)模復雜試驗要求的挑戰(zhàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展為此提供了新的機遇?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的通訊技術可以為異地實驗室之間提供數(shù)據(jù)傳輸和共享的功能及遠程控制和反饋的通訊手段。
　　 本文旨在利用高

2、速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術，通過網(wǎng)絡實時傳輸控制和反饋數(shù)據(jù)，將異地的實驗室連接起來，形成網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)實驗室，開展遠程協(xié)同試驗研究工作，達到試驗資源和科技資源共享，以及提高綜合試驗能力的目的。結(jié)合國家自然科學重點資助課題“現(xiàn)代結(jié)構(gòu)擬動力地震模擬協(xié)同試驗方法與系統(tǒng)”（50338020）
　　 及“大型建筑及橋梁結(jié)構(gòu)動力損傷過程的實時混合試驗方法與技術”(90715036），對基于網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)遠程協(xié)同試驗理論和方法進行了研究，主要成果如下：

3、>　　 1、完善了網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)實驗室的概念，進一步構(gòu)建了網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)實驗室NetSLab系統(tǒng)的框架。NetSLab系統(tǒng)包含一個相對獨立的網(wǎng)絡通訊平臺和基于該網(wǎng)絡通訊平臺開發(fā)的各種遠程應用程序兩部分。應用程序提供了與各種不同試驗設施控制系統(tǒng)的連接。
　　 2、從遠程試驗的角度出發(fā)，進一步開發(fā)了基于網(wǎng)絡的NetSLab 通訊平臺，它能夠在遠程結(jié)構(gòu)試驗室之間通過互聯(lián)網(wǎng)傳送控制和反饋數(shù)據(jù)。NetSLab 通訊平臺提供了功能強大的底端通訊能

4、力，采用統(tǒng)一的動態(tài)數(shù)據(jù)包和通用的數(shù)據(jù)通訊代理，使得平臺數(shù)據(jù)通訊簡潔可靠，管理維護方便，并可由用戶進一步開發(fā)。
　　 3、針對國內(nèi)網(wǎng)絡層次復雜、防火墻眾多等情況，提出了利用通訊平臺進行遠程協(xié)同試驗的兩種通信框架，使NetSLab 得以推廣應用；建立了試驗網(wǎng)上發(fā)布系統(tǒng)，使得試驗進程和結(jié)果可以通過Web 瀏覽的方式為更多的研究人員提供服務；
　　 介紹了基于NetSLab 通訊平臺的編程方法，供遠程試驗程序開發(fā)者參考。

5、　　 4、結(jié)合大型復雜結(jié)構(gòu)遠程協(xié)同試驗的需要，構(gòu)建了一個基于客戶機/服務器概念的框架體系，用于開發(fā)標準化的開放式遠程協(xié)同試驗應用程序。應用程序包括控制中心、真實試驗機、虛擬試驗機和遠程觀察器四個模塊?？刂浦行南喈斢诜掌?，負責整個試驗進程的控制及參與者之間的數(shù)據(jù)通訊，并存儲或公布試驗結(jié)果；真實試驗機是指利用試驗設備獲取試驗子結(jié)構(gòu)的恢復力及其它試驗結(jié)果；
　　 虛擬試驗機不連接試驗設備進行真實試驗，而是利用計算機模擬子結(jié)構(gòu)的非線

6、性特性；遠程觀察器是提供對遠程試驗感興趣的人實時獲得試驗結(jié)果的功能，它不能干預試驗進程，也不影響試驗結(jié)果。
　　 5、針對不同的結(jié)構(gòu)模型，采用Visual Basic 語言開發(fā)了多個遠程協(xié)同擬動力試驗程序，包括單層結(jié)構(gòu)遠程協(xié)同試驗程序SDOF－module、多層剪切型結(jié)構(gòu)遠程協(xié)同試驗程序MDOF－module及考慮扭轉(zhuǎn)情況的遠程協(xié)同試驗程序Torsionmodule。分別用于單層和多層剪切型結(jié)構(gòu)地震反應分析及單層框架單向偏心的地

7、震扭轉(zhuǎn)反應分析。通過在湖南大學、哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、南加州大學之間開展的多個結(jié)構(gòu)遠程協(xié)同試驗，驗證了本文開發(fā)的遠程應用程序的有效性，同時檢驗了NetSLab系統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)作能力。
　　 6、實現(xiàn)了網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)實驗室NetSLab系統(tǒng)與目前常用擬動力試驗設備MTS系統(tǒng)的接口，包括利用MTS 動態(tài)鏈接庫開發(fā)了標準的ActiveX控件，利用MTS提供的硬件資源外接采集卡實現(xiàn)接口等。
　　 7、針對網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)實驗室NetSLa