[發明專利]用于預應力鋼結構的三維可視化動態監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201310225113.7
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103309325B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 劉占省;李占倉;徐瑞龍;董金星;王澤強;沈斌;錢英欣;王豐
• 申請（專利權）人: 北京市建筑工程研究院有限責任公司;北京市建設工程質量第一檢測所有限責任公司;天津市職業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04L29/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于建筑結構安全性監測技術領域，具體地，涉及一種用于預應力鋼結構的監測系統及監測方法。

背景技術

以張拉整體概念為基礎的各種預應力鋼結構，是順應時代要求而產生的外形靈活新穎的結構體系，且已越來越多地應用于體育場館、航站樓及火車站房等實際工程中。由于預應力結構的復雜性，結構本身產生的損傷積累、預應力損失等，直接影響著結構的安全性和正常使用。為了及時了解結構的工作狀態，發現結構未知的損傷，建立工程結構的三維可視化動態監測系統，就顯得十分迫切。但目前對大跨度應力結構的安全監測，無論在理論上還是在手段上均有一定的缺陷。基于傳感系統的結構三維可視化動態監測系統的研發也較少，作為預應力結構安全維護的參考和應用的基礎，系統的開發是目前亟待解決的難題之一。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種用于預應力鋼結構的三維可視化動態監測系統及監測方法，對預應力鋼結構施工與運營期間進行三維可視化動態監測。

為實現上述目的，本發明采用如下方案：

一種用于預應力鋼結構的三維可視化動態監測系統，包括傳感子系統、數據采集子系統、數據通信子系統、可視化顯示子系統和安全預警子系統；其特征在于：傳感子系統對待測結構進行監測，數據采集子系統采集傳感子系統的數據，并通過數據通信子系統傳輸給可視化顯示子系統和安全預警子系統，可視化顯示子系統用于對結構進行可視化顯示，安全預警子系統用于對結構進行預警。

優選地，傳感子系統，包括布設在待測結構上的氣象環境監測傳感器、結構監測傳感器和輔助監測傳感器。

優選地，氣象環境檢測傳感器包括風速、風向傳感器，溫濕度傳感器，雨量計和氣壓計；結構監測傳感器包括應變計，鋼筋計，溫度計，測斜計，位移計和索力計；輔助監測傳感器包括靜力水準儀，振動傳感器，GPS定位儀。

優選地，數據采集子系統，包括監測數據采集儀、監測主機和第一監測數據庫，由數據采集儀接收傳感子系統的模擬信號，并將模擬信號轉換為數字信號，檢測主機向檢測數據采集儀發送指令請求檢測數據后監測數據采集儀向監測主機發送監測數據，檢測主機將監測數據存入監測數據庫。

優選地，數據通信子系統，包括監測客戶端主機、監測服務端主機和第二監測數據庫；檢測客戶端主機從數據采集子系統的第一監測數據庫讀取數據，監測服務端主機向檢測客戶端主機遠程設置頻率，請求監測客戶端主機發送檢測數據；監測服務端主機接收監測客戶端發送的監測數據并存入第二監測數據庫。

優選地，可視化顯示子系統，主要包括模型加載、模型編輯和模型顯示三個模塊。

優選地，安全預警子系統，主要包括數據分析、鈴聲警告和方案生成三個模塊。

一種用于預應力鋼結構的三維可視化動態監測方法，采用上述的監測系統，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)、確定預應力鋼結構的監測內容及監測部位，布設傳感器；

(2)、選擇并安裝數據采集系統，完成傳感器模擬信號的轉換和讀取及存儲；

(3)、在監測服務端主機安裝監測數據庫，并調試客戶端主機與服務器端主機連接與通信；

(4)、創建結構三維模型

(5)、加載并編輯三維模型，實現結構的可視化顯示

(6)、確定結構安全等級，實現安全警告。

優選地，采用的傳感器包括，氣象環境監測傳感器、結構監測傳感器和輔助監測傳感器；氣象環境監測傳感器包括，風速、風向傳感器；溫濕度傳感器；雨量計；氣壓計；結構監測傳感器包括應變計；鋼筋計；溫度計；測斜計；位移計；索力計；輔助監測傳感器包括，靜力水準儀；振動傳感器；GPS定位儀；

客戶端主機從數據采集子系統的第一監測數據庫讀取數據，并以一定的頻率實時傳輸至遠程的服務端主機；服務端接收監測數據，并將其存儲在本地的第二監測數據庫。考慮現實需求，可在服務端遠程更改客戶端主機的數據讀取與傳輸頻率。

優選地，確定三個安全級別：安全、比較安全和不安全。

本發明相對于現有技術具有如下優勢：基于傳感系統的鋼結構三維可視化動態監測系統，能夠精確有效地實時監測結構的性能變化，并根據監測數據與結構理論數據的對比分析，進行安全預警，給施工過程和正常結構加固提供決策性技術依據，從而有效避免不必要的人員傷亡和財產損失；對于實現結構效率最大化、保證結構使用安全，具有重大的科研價值，也具有很高的經濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1為預應力鋼結構三維可視化動態監測系統示意圖；