[發明專利]結構監測系統及方法

在審

• 申請號: 202011471488.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN113007037A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 鐘承憲;吳華桐;黃心豪
• 申請（專利權）人: 財團法人船舶暨海洋產業研發中心
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 深圳市舜立知識產權代理事務所(普通合伙) 44335
• 代理人: 侯藝

本發明提出一種結構監測系統，包含：裝設于一結構物件上的復數個標記單元；遠端監測該復數個標記單元的一監測裝置；以及與該監測裝置連接的一數據處理裝置。其中，該數據處理裝置還可包含：與該監測裝置連接的一數據接收模塊，用以接收該監測裝置所監測到的信息；以及與該數據接收模塊連接的一數據處理模塊，用以將該些信息作進一步的計算分析。另外，一種結構監測方法亦被提出。

技術領域

本發明是關于一種結構監測系統及方法，尤指一種使用非破壞性監測結構監測系統及方法。

背景技術

結構健康監測(Structural Health Monitoring,SHM)是利用非破壞性偵測或監控結構是否有損壞產生，并降低對結構運作影響。結構健康監測系統通常藉由傳感器、數據采集、分析系統、監控中心及各項軟硬件，持續監控整體結構物健康狀況，除了早期評估與識別結構損傷，以預防災難性的破壞外，亦可探究損傷發生原因，改善下一代的結構設計。

目前結構健康監測以傳統傳感器為大宗，如加速規、應變規等，然其存在著各式的問題，包含價格昂貴、安裝時間長、傳感器疲勞及線路繁瑣導致施工人員不便等。以一般五十公尺長的風機為例，可能需黏貼數百個以上的應變規來進行監測。

為克服上述問題，有專家提出以影像量測方式進行結構健康監測。近年來影像量測方法已被廣泛應用在各種實驗力學，相較于傳統貼附傳感器的量測，影像量測提供一種非接觸式的量測技術，可在不干擾待測物的情況下進行全局性的量測。不過，影像量測在現場試驗也遭遇到許多困難，如光照變化、目標物遮蔽、陰影及背景干擾等，皆會影響影像量測的結果。

發明內容

有鑒于先前技術的各項缺失，本發明提供一種結構監測系統，可有效解決傳統影像設備于視線不佳或遮蔽物阻擋的環境下，導致無法量測的問題。

該結構監測系統系統包含：復數個標記單元，裝設于一結構物件上；一監測裝置，遠端監測該復數個標記單元；以及一數據處理裝置，與該監測裝置連接。其中，該數據處理裝置包含一數據接收模塊，與該監測裝置連接；以及一數據處理模塊，與該數據接收模塊連接。

進一步而言，本發明還提出一種結構監測方法，包含以下步驟：(A)裝設復數個標記單元于一結構物件上；(B)監測每一個標記單元所產生的結構位移，以取得每一個標記單元的一位移影像；(C)依據該位移影像，經影像處理取得每一個標記單元的一位移信號；以及(D)依據每一個標記單元的該位移信號計算該結構物件的一模態參數。

除此之外，本發明亦提出另一種結構監測方法，包含以下步驟：(I)設復數個標記單元于一結構物件上；(J)一時間間隔監測部分標記單元所產生的結構位移，以取得部分標記單元的一位移影像；(K)重復步驟(J)，直至取得每一個標記單元的該位移影像；(L)依據該位移影像，經影像處理取得每一個標記單元的一位移信號；以及(M)重組每一個標記單元的該位移信號，并計算該結構物件的一模態參數。

以上對本發明的簡述，目的在于對本發明的數種面向和技術特征作一基本說明。發明簡述并非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要組件，也不是用來界定本發明的范圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。

附圖說明

圖1為本發明較佳實施例的結構監測系統的示意圖。

圖2為本發明較佳實施例的離岸風機結構及標記單元的示意圖。

圖3為本發明較佳實施例的結構監測方法的流程圖。

圖4為本發明另一較佳實施例的結構監測方法的流程圖。

圖5為自然環境下以加速度傳感器進行量測的奇異值數據圖及模態振型分析圖。

圖6為自然環境下以紅外熱像裝置進行量測的奇異值數據圖及模態振型分析圖。

圖7為夜晚黑暗環境下以紅外熱像裝置進行量測的奇異值數據圖及模態振型分析圖。