[發明專利]一種鋼結構網架的三維虛擬現實健康監測方法

有效

• 申請號: 201210516013.5
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102980612A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王勇;謝東;徐覺慧;王浩;殷惠光;劉紅玲;李雁;李長青;王寧
• 申請（專利權）人: 徐州市產品質量監督檢驗中心
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N29/12
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

本發明涉及鋼結構網架的健康監測技術領域，具體是一種鋼結構網架的三維虛擬現實健康監測方法；主要基于物聯網技術及三維虛擬現實技術實現鋼結構健康監測。

背景技術

鋼結構網架在我國得到了廣泛地應用，而且在建筑規模上也也有較大的發展。2008年奧運會主要場館鳥巢和水立方都是現代鋼結構網架的杰出作品。在社會中已有大量鋼結構網架被用于建造體育場館、火車站以及路邊分布眾多的加油站。鋼結構網架具有工業化程度高、自重輕、穩定性高、外形美觀等特點。然而由于網架處于戶外環境中，長期使用易發生腐蝕，還可能遇到突發載荷，網架坍塌事故時有發生。

當前網架健康監測還多是通過人工定期進行檢測及數據分析來實現。通過人工方式對網架進行健康監測存在以下幾個問題：1.?由于網架結構比較復雜，人工檢測存在工作量大，工作環境惡劣，以致網架的健康監測難以實施；2.?當前對檢測數據的分析軟件，不能夠通過直觀的方式表達網架的健康狀況，加大了健康監測的專業性和難度，要求工作人員具備更加專業的知識和更強的勞動量；3.?通過人工的方式不能得到網架的實時健康信息，無法確定突發載荷對網架的實際影響。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種鋼結構網架的三維虛擬現實健康監測方法，能夠通過獲取網架本身及周圍環境的相關參數，分析得到網架本身的損傷情況以及各桿件的受力情況，對網架健康狀況進行評估，發現危險后激活網架中的報警系統，通知網架下人員撤離并以短信的形式告知相關工作人員。

本發明是以如下技術方案實現的：一種鋼結構網架的三維虛擬現實健康監測方法括數據采集、健康評估、三維虛擬現實和監測終端四個步驟，具體步驟如下：

數據采集：數據采集層用于采集自身參數及環境參數，數據預處理系統將數據采集層采集到的信息進行統一編碼；

健康評估：數據預處理系統通過互聯網或局域網將預處理的數據傳輸到數據處理中心，數據處理中心對發送的信息進行綜合處理，根據網架個部位的頻率和振型變化，通過模態分析得到網架各部位的損傷情況；網架健康評估系統通過網架的損傷情況與網架桿件的受力情況以及網架所處的環境綜合分析網架的健康狀況，發現危險后啟動報警系統；

三維虛擬現實：三維虛擬現實系統將網架健康狀況直觀顯示在三維模型之上；

監測終端：將反映網架健康狀況的三維模型上傳到網絡服務器，網絡服務器可以為網絡設備提供訪問；網絡設備可以通過客戶端直觀的了解網架的健康狀況；隨時隨地獲取網架的健康信息，及時有效地處理網架存在的問題。

其進一步是：三維虛擬現實系統在網架三維模型中直觀顯示網架的健康狀況，以不同顏色的透明塊表示網架對應部位的損傷程度，以桿件的顏色深淺表示對應桿件的應力情況，若顏色較深桿件處于損傷較重部位，則該處健康狀況較差。

所述的網架自身參數采集傳感器包括應變傳感器、加速度傳感器和撓度傳感器；所述的環境參數采集傳感器包括雨量傳感器、雪量傳感器、風速傳感器和溫度傳感器；上述傳感器對應的安裝在鋼結構網架上。

所述的各種傳感器采用無線傳感器。

本發明的有益效果是：通過傳感器獲取網架本身及周圍環境的相關參數。通過數據處理中心中的網架健康分析系統分析得到網架本身的損傷情況以及各桿件的受力情況并對網架健康狀況進行評估，發現危險后激活網架中的報警系統，通知網架下人員撤離并以短信的形式告知相關工作人員。

通過三維虛擬現實系統將網架損傷情況以及桿件受力情況直觀的反映在網架的三維模型中，將網架健康監測情況上傳到網絡服務器，通過訪問網絡服務器中的信息，所有相關人員都可以通過網絡客戶端隨時隨地了解網架的健康狀況，便于及時發現隱患并與相關人員協商處理方法。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明流程框圖；

圖2是本發明系統原理圖；

圖3是鋼結構網架三維結構圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種鋼結構網架的三維虛擬現實健康監測方法括數據采集、健康評估、三維虛擬現實和監測終端四個步驟，具體步驟如下：

數據采集：數據采集層用于采集自身參數及環境參數，數據預處理系統將數據采集層采集到的信息進行統一編碼。