[發明專利]一種多功能智能傳感器及基于其的建筑結構性態監測系統

在審

• 申請號: 202110240922.X
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113155182A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 邸博;鄭愚;張黎飛;梁宇科;夏立鵬;周平;蔡盧彥;林沐凡;梁杰峰
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D11/00;G01D11/30;G08C17/02;H04W84/18;G09B19/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本發明涉及建筑結構監測技術領域，具體涉及一種多功能智能傳感器及基于其的建筑結構性態監測系統。其中的多功能智能傳感器包括外殼、集成模塊、主動傳感器以及被動傳感器；所述集成模塊通過剛性支撐軸固定在所述外殼的內部，所述主動傳感器設置在所述外殼與所述集成模塊之間，所述被動傳感器設置在所述外殼上。其中的建筑結構性態監測系統包括多功能智能傳感器，所述多功能智能傳感器均勻分布在建筑結構中，所述多功能智能傳感器之間通過無線信號進行傳輸本發明的多功能智能傳感器。本發明實現了建筑結構性態全方位監測，結合多功能智能傳感器無線傳輸功能實現神經網絡節點連接優化，通過無線傳輸功能進行信息傳輸和預警，監測效果更好。

技術領域

本發明涉及建筑結構監測技術領域，具體涉及一種多功能智能傳感器及基于其的建筑結構性態監測系統。

背景技術

近年來，建筑結構的健康監測方法不斷涌現，主要分為以下幾類：基于筋材或者混凝土應變進行結構應變監測、通過圖像方法進行結構整體監測、通過傳感器進行結構振動狀態監測等等。中國專利CN103669429A公開了一種基于FBG傳感器的圓形實心混凝土樁樁身應變監測方法，采用的就是這些基于筋材或者混凝土應變進行結構應變監測，這些監測方法能為結構設計、施工和科研人員提供海量結構狀態數據，進行結構設計優化、施工過程監測和科研人員對結構健康狀態進行分析。但是結構在實際使用過程中，受活荷載和永久荷載共同作用，同時需要承受復雜的環境因素，如高溫、高濕、高鹽霧等，以及結構形式的多樣性，如房屋、橋梁、道路、海工設施等。除此之外，現有建筑健康監測傳感器的安裝方法，是根據提前設計好的監測內容進行相應的定點布置，數目有限、定位精度要求高、偶然誤差影響較大。而且經過調研發現，相關智能傳感器或多或少均存在不同的問題。因此，急需一種能夠覆蓋上述結構形式和工況的多功能智能傳感器進行結構健康監測。

發明內容

為了克服現有技術所存在的缺陷，本發明提供了一種多功能智能傳感器及基于其的建筑結構性態監測系統，通過嵌入式方式實現建筑結構性態全方位監測，結合多功能智能傳感器無線傳輸功能實現神經網絡節點連接優化，通過無線傳輸功能進行信息傳輸和預警，監測效果更好。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

提供一種多功能智能傳感器，包括外殼、集成模塊、主動傳感器以及被動傳感器；所述集成模塊通過剛性支撐軸固定在所述外殼的內部，所述主動傳感器設置在所述外殼與所述集成模塊之間，所述被動傳感器設置在所述外殼上。

進一步的，所述外殼的材質為陶瓷，能夠實現與混凝土的接觸，不會造成混凝土強度削弱。

進一步的，所述主動傳感器包括壓電陶瓷傳感器，所述壓電陶瓷傳感器設置在所述剛性支撐軸與所述外殼的接觸面之間，更好地進行監測。

進一步的，所述被動傳感器包括加速度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、震動傳感器以及輻射檢測傳感器，以實現自振周期、加速度、振幅、含水率、三軸壓力、導波性能、各尺度開裂、荷載變化、氣體滲流、液體滲流以及輻射檢測等監測功能。

進一步的，所述外殼的形狀為球形，在各個方向能夠精確測量。

進一步的，所述外殼的直徑為10～15mm，有很好的流動性，能夠隨著混凝土振搗流動到結構各處，從而達到分布的均勻性。

進一步的，所述外殼的抗壓強度大于100MPa，具有較大的強度，在和混凝土一起攪拌的過程中不會被破壞，保證傳感器的安全。

進一步的，傳感器重量/體積＝2.4g/cm3，宏觀密度與混凝土拌合物相似，能夠保證傳感器在攪拌過程中均勻分布于混凝土中。

進一步的，圓形陶瓷外殼沒有電磁屏蔽效應，同時不會引起信號畸變，具有良好的信號傳輸能力，可以實現高效率空間傳輸。