PC集群监控（精选6篇）
PC集群监控 篇1
摘要：文中分析PC集群架构, 对PC集群架构进行角色划分, 围绕PC集群特点来设计多架构PC集群的动态监控显示系统框架, 为了实现动态监控, 本系统需要采用C/S (Client/Server) 的系统设计架构, 将任务合理分配到Server端和Client端来实现, 降低系统的通讯开销, 最终实现对PC集群系统的精确实时动态监控。
关键词：PC集群监控,高性能运算,监控数据采集,数据整合,客户/服务器结构
0 引言
随着多核处理器技术的主流化[1], 科学计算的不断发展, 高性能计算PC集群越来越普及, 石油、气象、航天、科研院所等用户的计算规模不断发展, 各种计算软件日趋成熟, 可以模拟计算各种复杂模型, 完成高分辨率、高精度的计算分析;因此, 基于目前的硬件环境, 如何来提升和优化应用软件的运行效率成为很多高性能用户的迫切需求。优化应用软件运行效率的前提是获取整个系统的主要性能参数, 通过对这些参数的分析来完成应用软件的优化。所以, 如何设计和建立一个实时、准确、详尽的获得多架构PC集群主要性能参数的动态监控系统成为提示应用性能的工作重点。
1 PC集群系统典型网络架构
PC集群中按照节点单元角色可分为管理节点 (Head Node) , 登录节点 (Login Node) , 存储节点 (I/O Node) 和计算节点 (Compute Node) ;各类角色的功能特点如下所示。
1.1 管理节点
管理节点是PC集群中的一个节点, 硬件架构多为两路机架式服务器, 负责管理整个高性能计算集群, 并安装应用软件。
1.2 登录节点
登录节点是PC集群中的一个或者多个节点, 用于提供用户登录服务, 受控于管理节点。
1.3 存储节点
存储节点是PC集群中的一个或者多个节点, 在实际应用中也称为I/O节点, 多为四路服务器, 并拥有多个I/O插槽, 用于提供高性能共享文件系统, 受控于管理节点。
1.4 计算节点
计算节点是PC集群中的一个或者多个节点, 硬件架构多为两路刀片或机架式服务器, 专用于处理计算问题, 受控于管理节点。角色完整情况下PC集群网络拓扑结构如图1所示。
在实际的PC集群系统中, 一个物理节点可以对应多个角色, 当PC集群节点数量较少时, 管理节点可以兼当登录节点、I/O节点和计算节点的角色。但在一套系统中部署大量节点的用户中, 管理节点是独立的, 往往根据多种不同应用软件的需要在一套大规模集群中部署多个管理节点。
2 集群系统监控框架设计
结合PC集群的系统特点, 设计的目标系统分为后台收集系统 (本文以下简称“后台系统”) 和前台显示系统 (本文以下简称“前台系统”) 。
2.1 后台系统[2,3,4,5]
后台系统主要目标是成功对监控指标数据进行收集汇总, 然后提供给前台系统, 由前台系统对数据进行解析, 并显示。后台系统的设计遵循C/S架构, 分为客户端 (Client端) 和服务器端 (Server端) , 其中客户端负责对需要进行监控的节点进行数据采集, 而服务器端负责对客户端采集到的数据进行汇总, 然后提供给前台系统。
后台系统对监控数据的采集属于分布式采集, 在每一个需要进行监控的节点上部署一个守护进程, 通过该进程对节点数据进行采集, 然后汇总至服务器端。同时, 后台系统的这种设计框架支持多服务器端的情况, 即服务器端程序分级, 可以按照实际情况分后台一级服务器端, 后台二级服务器端, 因此保证了当节点数量庞大时, 系统进行多级服务器端数据汇总的压力负载分担和平衡, 保证系统运行稳定, 使整套系统具有足够的可靠性。多级后台系统服务器端程序时框架如图2所示。
2.2 前台系统[6]
前台系统被设计成一个完全独立的程序, 其目标是实现对多架构PC集群的动态监控显示;当后台系统服务器端程序完成对数据的汇总后, 前台系统可以在配置文件中指定服务器端程序的位置 (IP地址) , 它可以直接获取汇总后的数据, 然后再在前台系统内部完成数据的整合, 最后将数据推送给数据显示部分的功能应用。前后台之间主要进行数据的交互, 实际工作部分是, 后台系统在数据汇总后, 将数据传输给前台系统进行数据整合。把前台系统和后台系统的框架结合在一起, 整体关系如图3所示。
这种设计框架决定了本课题系统可以具有非常强的扩展性, 可以适应1000节点以上的超大规模多架构PC集群环境中部署和使用。另外, 前台系统被设计成完全独立的程序, 因此, 前台系统可以部署在任意节点上, 也可以和后台系统服务器端程序或者客户端程序部署在同一节点上, 即前台系统和后台系统在实际使用时可以合并。
3 集群系统监控功能设计
通过对PC集群的动态监控系统框架设计, 本课题系统可实现多级服务器端的压力负载分担, 同时前台系统亦可实现灵活的多节点部署安装。本节分别从后台系统和前台系统入手, 详细介绍两部分中的具体功能设计。
3.1 后台系统功能设计
结合PC集群系统监控框架的分析和设计可知, 后台系统客户端主要功能是数据收集、存储和发送, 服务器端主要功能是数据汇总, 响应前台系统数据请求。
后台系统服务器端和后台系统客户端的相应功能操作由各自的守护进程完成, 具体功能的行为操作由具体配置文件控制。守护进程和配置文件名称如表1所示。
后台系统客户端的一个核心功能是数据收集功能, 该功能以单独的模块形式提供给系统进行使用, 具体方式是使用动态函数库。其中, 获取原始数据包括四类资源:CPU类、内存类、磁盘类和网络类资源。
后台系统客户端守护进程pcnt启动后, 首先读取配置文件pcnt.conf, 获取配置文件中的采样时间间隔, 然后按采样间隔调用数据收集功能模块, 再存储成XML的数据格式, 最后发送出去。其中, 后台系统客户端的配置文件中支持两种数据网络传输形式, 即单播和组播。
3.1.1 单播[7]
单播的通讯模式是从单一的源头发送到单一目的接收者的网络服务类型;主机之间一对一的通讯模式, 网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。能够针对每个客户端及时响应, 网络服务器根据其目标地址选择传输路径, 将IP单播数据传送到其指定的目的地。
单播的优点是服务器及时响应客户端的请求;服务器针对每个客户端不同的请求发送不同的数据。
单播的缺点是服务器针对每个客户端发送数据流, 在客户端数量大时由于IP包的重复发送而浪费大量的带宽, 使网络服务器不堪重负。
3.1.2 组播[8]
组播是主机之间一对一组的通讯模式, 也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据, 网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组, 网络服务器有选择的复制并传输数据, 即只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要 (加入组) 的主机, 又能保证不影响其他不需要 (未加入组) 的主机的其他通讯。
组播的优点是需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流, 节省了服务器的负载, 具备广播所具备的优点。由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发, 所以服务器端的总带宽不受客户接入端带宽的限制。
组播的缺点是与单播协议相比没有纠错机制, 发生丢包错包后难以弥补, 但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。现行网络虽然都支持组播的传输, 但在客户认证、QOS等方面还需要完善。
后台系统服务器端守护进程psvr启动, 在读取配置文件psvr.conf后, 判断是否存在多级后台系统服务器端, 如果存在, 则进入一个循环中, 直到为最低一级后台系统服务器端;如果不存在, 直接接收后台系统客户端数据, 并判断是否有前台系统的数据请求。整个工作流程如图4所示。
3.2 前台系统功能设计[9,10]
前台系统以监控PC集群内节点数量为依据, 在主界面中按照节点数量显示与之对应的单个图形体窗口 (以下简称“单体窗口”) , 每个单体窗口的显示方法一致。每个单体窗口动态显示对应节点的CPU、内存、磁盘、网络四类资源状态。单体窗口如图5所示。
前台系统单体窗口可以按照三个维度进行划分:区域、颜色和方向。
第一个维度:区域, 以不同的区域显示不同的监控指标项, 各区域与资源项对应关系如表2所示。
第二个维度:颜色, 以不同的颜色显示不同的监控指标项, 各种颜色与资源项对应关系如表3所示。
第三个维度:方向, 以不同的方向表示不同监控指标项的增长。所有数据按照监控数值进行填充。CPU和内存资源显示以百分比计量, 网络收发和磁盘读写以MB/s为单位计量, 最大量为100 MB/s。
当对一套PC集群中多个节点进行动态监控显示时, 前台系统界面如图6所示。
另外, 前台系统支持通过快捷键切换主机名的显示, 可以对集群中任意节点单元进行放大和缩小等便捷功能。
4 结束语
文中提出基于多架构PC集群的动态监控显示系统设计方法, 实现了PC集群主要特征值的获取、分析, 这套系统已在高性能运算领域进行推广应用, 并借助于该系统对超过1000节点的大规模PC集群系统进行性能优化。
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大规模PC集群时钟同步校准方法 篇2
2009年, 大庆石油管理局地球物理勘探一公司从美国惠普公司引进了一套128个节点的PC集群, 全部运行美国西方地球物理公司的omega地震资料处理软件。
定时发送作业是omega软件的一大特点和优势。当处理用户要发送大作业时, 可能需要的时间较长, 而在工作时间节点作业比较集中的时候集群在处理此类大作业时需要花费的时间也会较长, 但如果将大作业在非工作时间发送, 此时集群大多数节点都处于闲置状态, 作业运行效率会明显提高;同时, 处理用户也常常遇到分步作业的情况, 即下一步作业需要上一步作业完成后的结果, 这就必须按照作业流程顺序发作业, 因此处理用户需要时刻观察当前作业完成情况, 牵扯很多精力, 工作效率也不高。应用omega软件定时发作业的功能, 用户可以把作业按不同的发送时间排在发送队列里, 之后再无需人为干预, 即可解决上述困扰。可见, omega软件的这一功能对于提高工作效率, 节省作业时间是十分必要的。
对于大规模PC集群而言, 其每个节点都拥有自己的时钟, 即使我们开始将所有节点时间校准统一, 但由于PC集群的特点和工作的需要所有节点都要常年每天24小时不停地运行, 这就会出现节点之间时间不统一的情况。而omega软件发作业的时间即是计算节点的时间, 同时软件本身机制决定无论是单节点作业或是批量发作业, 都是有软件随机将作业发给空闲节点, 处理员事先不能知道具体做作业的节点, 如果所有计算节点时间不统一, 也就无法实现定时发作业的功能。
本文介绍了如何将所有节点时间统一, 无需人为再做校准, 从而实现omega软件定时发作业的功能。
2 基本原理和实现方法
2.1 基本原理
要实现统一就要先设定一个基准, 就此问题而言, 要实现时间统一, 首先要先人为设定一个时间服务器, 将其它所有节点的时间都与这个时间服务器时间校准。而后通过编辑一个文件, 使所有节点在规定时间执行一个时间校准的命令, 因此, 达到所有节点时钟实时同步。
2.2 实现方法
(1) 确定一个时间服务器
时间服务器对服务器本身并无特殊要求, 集群中的任何一个节点都可以作为时间服务器, 这里我们设定主机名为dqhpm01的管理节点作为时间服务器。管理时钟的文件为:/etc/ntp.conf, 时间服务器上的这个文件不用编辑, 文件内容及参数设为缺省即可。
(2) 登陆到一个计算节点上, 重新编辑它的时钟文件, 即执行:
vi/etc/ntp.conf, 将文件编辑成如下内容:
同时, 还要查看计算节点时钟进程是否打开, 执行如下命令:
chkconfig–list ntpd
如果节点的ntpd的进程都为off状态, 则须执行:
chkconfig ntpd on
完成以上操作后, 需要重新启动时钟进程, 执行如下命令:
service ntpd restart
(3) 查看当前计算节点的时间与时间服务器的时间相差多少, 如果时间相差不超过1024秒, 则执行如下命令:
ntpd–g
如果时间差超过1024秒, 则执行的命令为:
ntpd–g–q
由于时间同步过程略有延迟, 大约几分钟之后, 此计算节点的时间就可以跟时间服务器完成同步。
2.3 实时同步
为了测试按照上述方法配置的计算节点与时钟服务器的同步情况, 选定另外16个计算节点按照上述方法完成时间同步后, 经过几天的观察, 此16个计算节点与时间服务器的同步状况一直保持的很好, 如下图:
但是, 大型集群需要常年每天24小时的运行, 而且不可避免的遇到死机需要重新启动节点等问题, 类似的因素都可能会导致时钟出现误差, 为了避免大的误差出现而无法被发现, 则需每个节点在一定时间内自动运行一次同步时钟的命令。
每一个节点都有一个文件, 即/e t c/crontab, 通过编辑这个文件, 可以实现节点在规定的时间执行某个特定的命令;同样, 在/etc/con.d/创建一个文件, 文件名可自定义且用规定的格式编辑这个文件, 也可以实现同样的功能。无论用上述那种方法, 都要在文件中编辑如下内容:
0 7**1, 4, 7/etc/ntpd–g
这个内容实现的功能是:在每个周一、周四和周日的早上7点, 执行一次/etc/ntpd–g这个命令。因为通过之前的测试可以看出, 配置后的计算节点与时间服务器时钟同步的很好, 每隔两天的时钟基本完全同步, 正常运行的节点之间即使出现误差也不会超过1024秒, 所以只需要执行ntpd–g即可。
3 结束语
大跨PC连续梁桥施工监控 篇3
1 施工监控的目的和内容
为了确保施工过程中的结构安全, 以及成形后结构的线形、内力状态能够符合设计要求, 所以在施工过程中采用桥梁施工监控。对于悬臂施工的预应力混凝土连续梁桥来说, 施工监控就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段的仿真分析, 确定出每个悬臂浇筑阶段的立模标高, 并在施工过程中根据施工监测的结果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整, 以此来保证成桥后桥面线形、合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值, 以及结构内力状态符合设计要求。
2 工程概况
石武客专西南下行联络线特大桥 (70 m+120 m+70 m) , 全长261.5 m。该梁为变截面变高度直腹板单箱单室箱梁, 梁底下缘按1.6次抛物线变化;中支点梁高8.2m, 边支点及跨中梁高4.6 m, 全桥箱梁底板箱宽6.1 m, 桥面板宽8.5 m, 腹板厚分别为0.45 m、0.7 m、0.9 m, 底板厚由跨中的0.38 m按抛物线变化至中支点梁根部的1.0 m, 顶板厚0.5 m;箱梁在中支点处设置厚2.5 m的横隔板, 梁端支座处设置厚1.3 m的端横隔板, 跨中设置厚0.6 m的横隔板。
3 建立有限元模型
采用桥梁有限元软件BSAS进行结构建模分析, 每一个桥梁节段划分为一个模型单元。主梁单元号由左至右为1~84, 节点号由左至右为1~85, 共84个梁单元85个节点。全梁共分67个梁段, 中支点0#梁段长13.0 m, 一般梁段长3~4 m, 合龙段长2 m, 边跨现浇直线段长9.75 m。本桥施工阶段划分为56个施工阶段。此桥有限元模型见 (图1) 所示。
4 监控内容
4.1 结构设计参数
结构内力和位移如果采用规范设计参数计算得出, 和实测值相比较将会产生一定偏差, 这些偏差将会对成桥后结构的线形和内力是不是符合设计的要求产生直接影响, 所以施工监控一定不能忽视。各种施工误差将会在结构开始进行悬臂浇筑施工后不断出现, 因此将以下五个基本参数确定为实时控制调整原点:混凝土弹性模量E、混凝土容重γ、截面积A、抗弯惯性矩I、收缩和徐变系数k、φ。通过对参数施工期试验值E、γ及结构变位测量值f进行数据跟踪纠正, 这样可以使结构实际状态更靠近修正后的结构理想控制目标, 并且通过这些数据预测未来状态。结构参数分析如下。 (1) 上施工阶段建成的节段的抗弯惯性矩I, 可以利用测量到的挂篮前工况的挠度增量以及已经建好的结构的实际弹性模量, 来进行修改。 (2) 构件混凝土横截面积A, 可以通过测量得到的浇注混凝土工况的挠度增量以及史册的道德混凝土容量, 在考虑配筋率影响后推算出。 (3) 将预应力张拉力的计算修正为实际值。 (4) 根据实际结构参数重新计算挂篮前移、混凝土浇注及预应力张拉阶段。 (5) 求出 (4) 计算挠度与目前实际挠度的差别, 推算出混凝土徐变、收缩偏差系数, 并修正计算值。
4.2 线形监控
由于分段施工方法和施工顺序对桥梁结构施工阶段和成桥状态的几何线形具有决定性的作用, 特别是施工阶段结构体系和荷载形态不断变化直接引起结构内力和变形的不断变化, 所以必须按照设计要求首先确定出成桥状态的理想几何线形, 然后采用倒退分析或逐步逼近方法计算出各个施工阶段的结构变形, 从而确定各个施工状态的结构几何线形。在最后具体实施阶段通过参数修正计算尽量减小设计值和测量值的偏差, 使成桥状态的结构尺寸和几何线形误差降低到施工规范所允许的范围。
4.2.1 挠度计算
在桥梁悬臂施工控制中, 最困难的任务之一就是施工挠度的计算与控制。BSAS系统会根据不同阶段的受力状态考虑混凝土的收缩徐变、预加力、温度变化的影响以及支座沉降的影响, 其中混凝土收缩徐变的计算考虑了各阶段混凝土应力变化的影响。通过计算分析发现, 在施工阶段影响结构内力和变形主要有梁的自重、钢绞线的有效预应力、混凝土的收缩与徐变等。根据规范的要求, 桥梁的设计线形是1000d后的线形, 因此施工控制以1000d收缩徐变完成后的线形为目标线形, 所以在施工时各节点要有一定的预拱度, 以抵消施工中产生的各种挠度和运营期间部分活载和收缩徐变度。具体的预拱度计算见 (图2) 。
4.2.2 立模标高确定
确定合理的梁段立模标高关系到在诸梁的悬臂浇筑过程中, 主梁线型是否平顺并且符合设计的一个重要影响因素。如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际, 而且加以正确控制, 则最终桥面线型较好。否则, 成桥后的线型会与设计线型有较大的偏差。立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高, 总要设置一定的预拱度, 以抵消施工中产生的各种变形。
根据规范可知, 桥梁的预拱度公式为:
所以施工阶段各节点的立模标高为:
其中挂篮的变形值是根据挂篮加载试验, 最后绘制出挂篮荷载-挠度曲线, 根据各梁段重量内插而得。图3是全桥梁底标高设计值与实测值误差的一个比较, 表明线形控制较理想, 误差在规范容许范围内。
4.3 应力监控
随着悬臂长度在悬臂浇筑过程中的不断增加, 悬臂根部受到越来越大的负弯矩, 不完全对称的施工使悬臂根部在悬浇过程中的受大盘更加复杂的力。所以要对箱梁关键断面应力的变化进行及时监测, 将结构的受力状态作为评估结构安全和施工安全的依据。
(1) 测试断面与测点布置。
采用绝对应力法, 此方法简洁、快速、准确。考虑到预应力混凝土连续梁桥的实际情况, 沿纵向全桥设置9个测试断面, 其中 (1、4、5、6) 为主测断面, 其余为辅测断面, 每个主测断面布置4~5个应力测点;每个辅测断面布置2个应力测点 (见图4) 。在测量中, 以主测区为主, 用辅测区数据来复核主测区数据, 进行数据的调整或修正.测试仪器采用振弦式智能温控应力传感器, 后端设备采用SS—II频率接收仪和IFZX-300振弦检测仪。振弦式应力传感器, 不但可测出绝对应力, 且可测应力增量。
(2) 应力控制结果。
在大桥施工过程中, 跟踪每个施工环节, 并根据实测数据变化不断修正施工控制参数, 以便精确的模拟实际施工状况。在每段施工过程中, 均对实测应力数据作认真处理, 并参照理论分析结果, 对实测结果作详细分析。 (图5、6) 给出本桥53号墩B1顶板 (小里程) 、B′底板 (大里程) 截面部分施工工序的分析结果。
通过分析比较, 截面应力的实测值与设计值比较接近, 其中绝对误差最大为0.85 MPa, 这主要是因为传感器的分辨率和一些未预料的因素所引起的。浇筑混凝土和张拉阶段引起的应力较大, 相对误差较小, 可控制在20%以下, 一般在10%左右;移动挂蓝引起的应力较小, 鉴于传感器的精度, 引起的相对误差较大。但是累积应力绝对误差较小, 基本可控制在1 MPa以内, 能很好的符合理论计算值。
4.4 温度监测
温度影响一般包括两部分, 年温差影响与局部温差影响。无论是年温差还是日照或混凝土水化热引起的局部温差均能引起较大的应变, 成为不可忽略的因素, 因而在施工过程中须对主桥温度进行长期监测。温度测试在全桥选取几个测试断面布置温度型应力传感器, 以便能反映出主梁的顶、底板温度变化。在施工过程中考虑温度应力的影响。
5 结语
(1) 在施工监控过程中, 使用参数识别法对施工中产生的误差进行调整, 根据现场采集计算参数修正计算模型, 确保计算模型所用参数与实际结构一致。这样做的结果较好, 行之有效, 是大跨径预应力混凝土连续梁桥悬臂施工合适的监控方法。
(2) 应力控制截面的布设要以施工阶段应力包络图为依据, 各控制截面应力测点的布置需结合应力变化幅值, 并考虑混凝土收缩、徐变等因素, 进行合理安排。在应力测试过程中必须重视混凝土弹性模量、温度的变化、收缩徐变的影响等, 有针对性地对应变的测量值进行修正, 真正体现桥梁的应力分布情况。
摘要：以石武客专西南下行联络线特大桥为例, 介绍了连续梁桥施工监控的目的、内容和方法, 论述了在施工监控中线形与应力监测的一些理论与方法, 经工程实践验证作为大跨度连续梁桥的施工监控方法是可行的, 为同类桥梁的施工与监控提供参考。
关键词：连续梁桥,线形监控,应力监控
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PC连续梁桥的施工监控技术研究 篇4
关键词：连续梁,线形监控,应力监测,施工监控
1 前言
随着我国桥梁技术的发展, 预应力混凝土连续梁桥以其线形美观、跨越能力强、顺桥向抗弯刚度大横桥向抗扭刚度大、造价低等优点, 被广泛地应用在大跨径桥梁建设中。但是, 实际建设中由于受结构设计参数的误差、施工误差、施工工艺复杂等诸多因素的影响, 都会致使成桥目标与设计目标有一定的偏差[1]。因此, 在施工过程中必须对结构进行施工监控。通过对施工各状态控制数据实测值与理论值进行误差分析、对计算参数进行识别与调整、对成桥状态进行预测及控制分析, 确保成桥后的内力状态和几何形态与设计尽量相符, 同时并保证施工过程中的结构安全。
2 监控原则和方法
2.1 监控原则桥
梁施工监控是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程[2]。施工控制最重要的目的是关注施工中结构的受力安全, 具体表现为:变形控制在允许范围内, 并保证其有足够的强度和稳定性。
施工监控的原则是稳定性、内力和变形控制综合考虑。在施工中采取如下的控制策略:主梁控制截面应力和挠度应在施工过程中实时监测并反馈, 整个施工过程中以主梁标高和应力作为主要控制指标[3]。标高主要控制线形, 确保最终成桥线形和设计线形相一致;应力主要通过定期监测与分析, 及时发现施工中可能存在的异常情况, 及时预警, 保障施工安全。
在施工中, 如发现全桥应力接近或超出安全控制指标或主梁线形误差偏大, 应暂停施工, 查明原因, 及时纠正, 以尽可能使两者均满足要求。
2.2 监控方法
通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数, 使计算分析程序适应实际施工过程, 当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后, 以计算分析程序指导以后的施工过程。
由于经过自适应过程, 计算程序已经与实际施工过程比较吻合, 因而可以达到线形控制的目的。其基本步骤如下:
(1) 首先以设计的成桥状态为目标, 按照设计参数建立有限元模型进行计算, 以确定每一施工步骤应达到的分目标, 并建立施工过程跟踪分析程序;
(2) 根据上述分目标开始施工, 并测量实际结构的变形等数据;
(3) 根据实际测量的数据分析和调整各统计参数, 以调整后的参数重新确定以后各施工步骤的分目标, 建立新的跟踪分析程序;
反复上述过程即可使跟踪分析程序的计算与实际施工相吻合, 各分目标也成为可实现的目标, 进而利用跟踪分析程序来指导以后的施工过程和必要的调整与控制。
3 工程概况
某连续梁桥跨径布置为16m+22.68m+22m, 梁高1.3m, 梁宽18m, 梁采用C25混凝土浇筑。采用等高度预应力混凝土连续空心板梁, 空心板梁顶底面均设置单 (双) 向横坡, 桥梁上部结构采用满堂支架现浇施工方案。结构如图1所示。全桥通过桥梁有限元分析软件midas Civil建立模型计算, 有限元模型如图2所示:
4 施工监控内容
4.1 变形监控
主梁线型的控制主要是通过对标高的控制, 为了正确反映桥梁结构在施工过程中的标高变化 (即竖向变形) , 在每一跨的L/4, L2, 3L4截面选取三个点作为标高观测点, 如图3所示, 即底板的中点和两个翼缘板的转折点。施工时在测点位置预埋粗钢筋, 并用油漆作好标记, 以便识别。在后期观测过程中观测钢筋头标高, 作为标高 (变形) 的控制测量结果。最终测量结果取同一截面3个测点的均值。
根据理论计算和实际测量结果, 混凝土浇筑前后和预应力张拉前后的梁体线性变化如图4和图5所示。由于受到客观环境、测量手段和主体等多方面因素的影响, 标高理论值和实际值必然有一定差异。图4和图5表明, 梁体理论和实际变形的变化规律基本一致, 同时成桥后主梁各控制点实际标高与设计标高差值控制在l0mm以内, 因此结构的线性变化满足要求。
4.2 应力监控
反映预应力混凝土连续空心板桥受力要求主要为上部结构主梁的截面内力 (或应力) 。对于三跨连续梁, 主跨的支点截面和跨中截面分别是结构最大负弯矩部位和最大正弯矩部位, 因此选取主梁的支点和跨中截面作为控制截面。结构内的上下缘正应力通过预埋的应变传感元件和相应的应力仪进行测量。埋入式混凝土应变计布置在控制截面顶板和底板处, 见图6。
在施工过程中, 对各工况下主桥受力情况进行监测。同一截面应力应变取2个测点的均值。各截面应变数据如表1所示。
埋入式混凝土应变计的数据显示, 在浇完混凝土、预应力张拉及模板拆除之后, 混凝土的应力应变均在允许应力之下, 且与理论计算值吻合较好, 数据误差不大。该桥整体受力情况良好, 各截面应力均符合规范要求。尽管个别数据存在偏差, 这与混凝土浇筑不均匀及预应力的张拉情况有关, 但总体满足受力要求。
5 结语
通过工程测量的实际值和理论计算的设计值进行对比, 施工监控结果表明:结构的应力状态满足设计要求, 主桥的线形与设计目标曲线吻合较好, 参数控制合理, 保证了桥梁安全可靠的施工。
参考文献
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[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社, 2000.
PC与西门子变频器的通讯及监控 篇5
1华为TD2000系列变频器的通讯协议和相关参数的设置
华为TD2000系列变频器可以采用单监控主机多变频器从机控制网, 即“单主多从-RS485”方式和单监控主机单变频器从机控制, 即“点对点-RS232”方式进行组网控制。TD2000系列变频器选择通讯控制方式可通过功能码F000和F002进行设置:
1.1物理接口
1.1.1接口方式
RS232:异步, 全双工;RS485:异步, 半双工。
RS232和RS485之间的选择可由控制板上的跳线CN14、CN15来完成。
1.1.2数据格式
1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验;
1位起始位、8位数据位、1位停止位、奇校验;
1位起始位、8位数据位、1位停止位、偶校验。
默认:1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验。数据格式的选择可通过功能码F117进行设置。
1.1.3波特率 (b/s)
300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400
默认:9600b/s。波特率的选择可通过功能码F116进行设置。
1.2协议格式
TD2000系列变频器的通讯协议采用ASCII码变长单参数自主开放协议。其中的每个所发送的字节都遵守ASCII规范, 即用1字节的ASCII字符30H~39H, 41H~46H表示0~F的十六进制数。
1.2.1数据包头
每次所发送信息的第一个字节, 固定为7EH=“~”。
1.2.2从机地址
变频器从机的本机地址, 为十六进制数, 两个字节。设置范围为:01H~7EH, 7EH=127号地址是广播地址, 00H=0号地址为预留。在变频器上可通过功能码F118设置本机地址。
1.2.3命令响应
当主机发送时为命令, 完成通讯的功能目的, 如对变频器进行启动、停止、频率设置、参数读取等。当从机 (变频器) 发送时为对主机命令的响应或工作状态的反馈。十六进制数, 2个字节。
1.2.4索引
包括辅助索引和命令索引两部分, 是对命令响应码进行的详细说明, 如变频器采取哪种方式运行, 读取哪个参数, 变频器的停车方式等。十六进制数, 4个字节。
1.2.5运行数据
描述运行参数或设置参数, 十六进制数, 4个字节。可根据命令的不同而省略, 是一种变长通讯协议。协议中的数据可根据不同的参数对应不同的单位, 设定频率参数的单位为0.01Hz, 如对变频器的频率设置为:3000D, 则变频器的实际设定频率为3000×0.01Hz=30Hz。
1.2.6校验和
十六进制数, 4个字节。为所发送数据包中从“从机地址”到“运行数据”所有字节对应的ASCII字符的累加和 (十六进制) 再转换为4个字节的ASCII码。如不够4个字节, 前面补零。如一校验和为:3B7H, 则补为:03B7H。
1.2.7包尾
每次所发送信息的最后一个字节, 固定为0DH, 即“回车符”。
2系统的物理链接
本系统中, 计算机的RS-232口通过一个BOSIRS485A转换为RS-485构成通讯网络, 以华为TD2000系列变频器作为从机组成“单主多从”通讯网, 通讯介质为屏蔽双绞线, 屏蔽层一点接地, 总线的两个物理终端需接入终端电阻 (电阻值为120Ω) 。系统的网络配置如图1所示:
3 Windows平台下通讯程序与监控界面的设计
Vis ualBas ic以其面向组件的新技术及对硬件控制能力强而著称, 利用VB开发串行通讯程序是通过ACTIVEX控件, 采用事件驱动的方式实现的。本文仅说明通讯程序在VB中是如何实现的。
3.1用MSComm32ocx控件
MSCom m 32控件是Vis ual Bas ic自带的一个控件, MSCom m 32控件为黄色的电话机状组件。应用时首先要求注册它, 把它放到表单上, 然后设置其属性:Comm Port=1, InBu ffe rSize=1024, InPutLe n=0, OutBuffe rSize=1024, RTHre s hold=18, RTSEnable=Fals e, s e ttings=9600, n, 8, 1。其中波特率设为9600, 校验码为无校验, 8位数据位, 1位停止位。通讯时驱动MSComm32控件的ONCOMM事件。
3.2可视化界面
Vis ual Bas ic等可视化编程软件的最直观的优点就是操作界面可视化, 这样使得程序员的编程和操作员的操作都比较方便。图2为此系统的主控制界面, 其中包含了一些常用的控制按钮。 (下转第55页) (上接第52页)
“开机”等按钮为单个孤立的控件, 设计时可单独进行设置和编程。
3.3 VB编程
Vis ual Bas ic在编程时可以对单个控件的某一个事件进行编程, 运行时事件与事件之间互不影响, 这样使编程大大简化, 调试更加方便。下面以“开机”和“设定频率”的两个程序段来加以说明。
开机例程:
频率设定例程:
4总结
计算机通过RS-485对变频器控制主要有如下优点:
1) 系统只需1根屏蔽双绞线就可实现, 省去繁杂的电气接线, 降低了故障率, 减少了维护;2) 实现了“单主多从”, 通过计算机可方便地获取和更改变频器的参数, 便于进行适时的集中监控, 还可进行变频器间的联动控制。
参考文献
[1]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2004.
PC集群监控 篇6
1 系统总体结构
根据功能把系统方案分为四大模块:视频采集模块, 视频显示模块、视频传输模块, 视频控制模块。首先摄像头将外部信息进行实时录像, 在服务器端PC机通过VC程序捕捉视频流, 显示录像, 实现手动拍照、手动回放等功能。再通过TCP/IP协议连接到Internet网络, 并将实时视频通过指定IP地址传输到数据终端显示, 在客户端上对视频进行录像、拍照, 回放等功能。整个传输过程都是基于VC++6.0实现。系统功能结构图如图1所示。
2 系统设计
2.1 视频捕捉
VFW是Microsoft公司与1992年推出的数据视频软件包, 它不依赖于专用的硬件设备, 提供了通用的数字视频开发方案。VFW视频捕捉开发流程具体步骤如下:
1) 引用“vfw.h”头文件并导入vfw32.lib库。
2) 创建一个线程, 在线程函数中调用capCreateCaptureWindow创建视频捕捉窗口。
3) 调用capDriverConnect连接驱动程序, 设置视频捕捉窗口风格、大小及父窗口。
4) 调用capPreviewRate函数设置预览速度, 调用capPreview函数开始预览。
2.2 视频录像
本系统采用视频录像方式是注册回调函数capSetCallbackOnVideoStream () , 在回调函数中压缩数据并写入AVI文件。具体实现过程如下:
1) 定义一个回调函数, 该回调函数实现数据压缩, 并将压缩的数据写入文件流中。
2) 调用capSetCallbackOnVideoStream注册回调函数。
3) 调用ICOpen函数打开一个压缩器, 并调用ICCompressBegin函数开始压缩。
4) 调用AVIFileOpen函数打开AVI文件, 调用AVIFileCreateStream函数创建文件流。
5) 调用capCaptureSequenceNoFile函数开始录像。
3 视频网络传输
客户机/服务器 (Client/Server) 是分布式数据库与网络技术相结合的产物。本设计中主要利用CSocket类的派生类CReguest类建立一个客户端应用程序, 以实现客户端和服务器端连接通信。工作原理如图2所示。
4 测试结果
远程视频监控系统服务端程序、客户端程序、录像回放运行结果如图3、4、5所示。
摘要：远程视频监控系统是安全防范技术体系中一个重要的组成部分。本设计利用VC++编成工具, 采用客户机/服务器工作模式, 实现服务端视频录像的显示、抓拍、回放、存储等功能, 用户在客户端对通过网络接收到的服务端实时视频进行显示、AVI格式录像、抓拍和回放等, 从而实现远程视频监控。
关键词：远程视频监控,VC++,服务器,客户机
参考文献
[1]孙浩.Visual C++范例大全[M].北京:机械工业出版社, 2009.
[2]宋坤, 刘锐宁, 马文强.Visual C++视频技术方案宝典[M].北京:人民邮电出版社, 2008.
[3]李言, 李伟明, 李贺.Visual C++项目开发全程实录[M].北京:清华大学出版社, 2008.
[4]刘锐宁.Visual C++开发典型模块大全[M].北京:人民邮电出版社, 2009.
[5]张忠顺.VC++2008专题运用程序开发实例精讲[M].北京:电子工业出版社, 2008.