橋梁、高層建筑以及其它建筑物的承重結構長期受到雨、雪以及大風等惡劣天氣影響，有時還會受到地震等極端自然災害的破壞。因此，隨著使用年限的增長，應仔細監(jiān)測建筑物的靜態(tài)狀態(tài)，尤其是構造活動區(qū)，如果殼體結構中已經安裝了必要的監(jiān)測系統(tǒng)就更好了。意大利建筑公司 Manini Prefabbricati SpA 采用倍�；�于 PC 的控制技術開發(fā)了一套承重結構主動監(jiān)測系統(tǒng)。 

基于 PC 和 EtherCAT
  的框架結構監(jiān)測解決方案 

  當建筑物受到高于平均水平的自然災害（地震、暴雨、大風和暴雪）的侵害時，所產生的高動態(tài)載荷會改變結構件的應力。這或多或少會對結構特性和結構的預期壽命產生永久性影響。意大利基礎設施與交通部頒布的結構標準 NTC18 中提出必須增強對新建筑結構的保護和監(jiān)測意識。
  為此，位于佩魯賈阿西西市的 Manini Prefabbricati SpA 公司與佩魯賈大學土木與環(huán)境工程學院以及系統(tǒng)集成商 Umbra Control Srl 一起，共同開發(fā)了一款創(chuàng)新的監(jiān)測解決方案。Manini Connect 能夠實時確定結構的功能性和穩(wěn)定性與設計參數是否一致。即高動態(tài)的結構監(jiān)測可以評估建筑物的結構行為以及穩(wěn)定性。自動處理系統(tǒng)可以在突發(fā)性災害事件發(fā)生后立即發(fā)現結構行為的異常這樣，通過高動態(tài)結構監(jiān)測功能就可以具體評估建筑物的結構行為。 

  來自 Manini Connect 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的數據集中在監(jiān)控中心，但由于采用了開放式自動化架構和基于 PC 的控制技術，因此也可以通過云服務器、平板電腦和智能手機進行訪問。 

  從一開始就提供實時數據采集
  狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)基于倍福 PC 控制技術，其中，EtherCAT 用于連接傳感器，以及佩魯賈大學開發(fā)的用于管理地震評估標準的算法（即地震系數）。Umbra Control Srl 公司負責項目的具體實施：從設計系統(tǒng)結構到云平臺的調試和維護。
  Manini Connect 的傳感器技術已經在施工過程中整合到建筑物的混凝土支撐結構中，并在建筑物竣工后連接到控制柜中進行數據分析并傳輸至監(jiān)控中心。各個傳感器用于記錄建筑物外墻和內部熱濕傳遞性能，以及它們在高動態(tài)載荷期間發(fā)生的變化。系統(tǒng)使用專用算法對信號進行分析，并在突發(fā)性災害事件（如地震）發(fā)生后向 Manini Prefabbricati 控制中心發(fā)出早期預警，或在必要時發(fā)出警報。
  所有傳感器信號都以高分辨率發(fā)送至控制中心，并通過控制中心實時監(jiān)測結構行為。相應的應用軟件由 Umbra Control 開發(fā)，用于管理所有數據和信息，并控制已安裝的傳感器。需要時可以檢查、激活或停用某個所安裝的傳感器：不僅可在控制室本地，也可以通過平板電腦和智能手機。
  性能強大的工業(yè)解決方案構成系統(tǒng)核心
  在控制硬件方面，Umbra Control 選用了 CX8190 嵌入式控制器，通信系統(tǒng)選用的是 EtherCAT。系統(tǒng)集成商表示，系統(tǒng)通過嵌入式控制器和開放式軟件架構在現場安裝的傳感器和基于云的監(jiān)控平臺之間建立了“橋梁”，具有良好開放性的倍福自動化軟件 TwinCAT 為系統(tǒng)的實現奠定了基礎：數據采集在 TwinCAT Runtime 中實時進行，從而與通過控制中心進行的下游數據傳輸、處理和存儲分離開。
  正如 Umbra Control 公司專家所解釋的那樣，高性能的 EtherCAT 的通信技術顯著提升了監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性和模塊化性：無論拓撲結構如何變化，或者網絡如何擴展，過程圖像的更新時間不會出現明顯波動。因此，實施的解決方案可以根據項目需求進行擴展，而無需調整監(jiān)控系統(tǒng)。
  EtherCAT 還確保了現場采集的傳感器數據的同步，以及輕松集成通過 EtherCAT 端子盒連接的各種傳感器。EP 系列全密封 I/O 端子盒防護等級高達 IP67，支持 -25 °C 到 +60 °C 的寬溫范圍，也非常適合用于惡劣環(huán)境條件。此外，倍福擁有種類豐富的模塊，甚至支持集成如加速度傳感器和傾角傳感器等專用傳感器，這些傳感器在澆筑承重結構混凝土時已經放置在結構內。
  CX8190 嵌入式控制器同時記錄環(huán)境條件（溫度、風力和風向、濕度）和機械變量，關聯(lián)所有采集到的數值，并用這些數值檢測緊急情況。基于 PC 的控制技術能夠以足夠快的速度采樣力學量，以便運用具體的算法重建地震對建筑結構產生的影響。最后不得不提的是，Manini Connect 采用成熟的工業(yè)組件設計，確保診斷簡單易行，通過標準協(xié)議實現產品的互操作性，并延長系統(tǒng)壽命。
  高效、安全與持續(xù)預防
  Manini Connect 可以根據各種外界環(huán)境因素影響解釋建筑物的結構行為。監(jiān)測系統(tǒng)能夠根據智能建筑管理的原則進行預測性維護，旨在確保建筑物在使用年限內保持其功能性和穩(wěn)定性。通過監(jiān)測異常情況可以及時發(fā)現隱藏的老化跡象，并能夠在穩(wěn)定性遭受威脅之前就采取維護措施�；�于 PC 的開放式控制系統(tǒng)確保顯著降低安裝工程成本和保險費。
  關于德國倍福（BECKHOFF）
  德國倍福自動化有限公司的總部位于德國威爾市。公司在世界各地設有分支機構，加上全球的合作伙伴，目前公司業(yè)務已遍及70多個國家和地區(qū)。
  倍福始終以基于PC的自動化新技術作為公司的發(fā)展理念，所生產的工業(yè)PC、 現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。30多年來，倍福公司的元件和系統(tǒng)解決方案在世界各地得到了廣泛的應用。2001年3月德國倍福在北京設立中國區(qū)第一個代表處，2007年5月德國倍福在上海成立獨資公司，并將中國區(qū)總部遷至上海。此后公司業(yè)務進入了一個快速發(fā)展時期，目前已在北京、廣州、成都、武漢、南京等全國26個大中城市設立了辦 事處。隨著倍福各種具有良好性價比的新產品、新技術不斷進入中國市場，其勇于打破傳統(tǒng)控制模式，傾力推廣PC控制技術的理念已被越來越多的中國用戶所接受。
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