[發明專利]一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置

在審

• 申請號: 202111041030.3
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113834436A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 韓曉強;李俊奇;湯曉光;楊彥海;賈大鵬;李培剛;鄒振忠;蘭才昊;吳夢笛;余飛;唐家輝;朱立偉
• 申請（專利權）人: 中國鐵路建設管理有限公司;上海應用技術大學;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G08C17/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

1.一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置，其特征在于，包括FRP光纖光柵應變計、FRP光纖光柵解調儀、通信傳輸模塊和智能監測云平臺，其中：

所述FRP光纖光柵應變計在混凝土澆筑之前預埋在需要監測的結構薄弱部位，一端通過光纖鎧裝線引出至混凝土結構外側，另一端通過光纖鎧裝線與所述FRP光纖光柵解調儀連接，用于將混凝土結構內部的測量信號傳送至所述FRP光纖光柵解調儀；

所述FRP光纖光柵解調儀與所述通信傳輸模塊連接，用于對所述FRP光纖光柵應變計的測量信號進行解調從而得出混凝土結構內部的應變數據；

所述通信傳輸模塊通過導線連接在所述FRP光纖光柵解調儀上或內置于所述FRP光纖光柵解調儀中，用于將混凝土結構內部的應變數據上傳至所述智能監測云平臺；

所述智能監測云平臺通過所述通信傳輸模塊與所述FRP光纖光柵解調儀通信連接，用于：

通過所述通信傳輸模塊遠程控制所述FRP光纖光柵解調儀的工作狀態；

接收所述通信傳輸模塊上傳的實時測量數據并進行存儲；

結合混凝土結構等級的初始選擇以及混凝土結構應力集中區的實時狀態通過算法轉換與分析進而實時顯示混凝土內部結構應變值及相應所處的安全等級；

用戶通過PC或APP遠程登錄所述智能監測云平臺訪問云數據進而實時掌握混凝土結構內部的安全健康狀態。

2.根據權利要求1所述的一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置，其特征在于，還包括預制混凝土塊，所述FRP光纖光柵應變計埋入與結構配合比相同的混凝土骨料中，根據混凝土結構特點制作模型，并將模型加工成預制混凝土塊，用于在正式結構施工時將所述預制混凝土塊安裝在指定位置并將導線引出完成所述FRP光纖光柵應變計的預埋。

3.根據權利要求1所述的一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置，其特征在于，所述智能監測云平臺采用三維可視化模塊設計，所述三維可視化監測模塊包括精細化3D模型展示單元和實景三維展示單元，分別用于實現監測數據、測點的相互關聯與交互從而實現混凝土結構在運營過程中監測信息的三維動態可視化查詢與管理。

4.根據權利要求1所述的一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置，其特征在于，所述FRP光纖光柵解調儀包括解調儀網絡接口、解調儀電源接口、解調儀觸摸式顯示屏、解調儀光纖光柵接口和可充電鋰電池，其中：

所述解調儀網絡接口設置于所述FRP光纖光柵解調儀側面，通過網線連接所述通信傳輸模塊；

所述解調儀電源接口設置于所述FRP光纖光柵解調儀側面，通過導線連接外部電源為內置于所述FRP光纖光柵解調儀內部的可充電鋰電池充電；

所述解調儀觸摸式顯示屏設置于所述FRP光纖光柵解調儀的上表面，用于直觀顯示混凝土內部結構狀態，同時可進行計算公式的編輯進而對不同強度等級的混凝土結構進行選擇對應的計算公式從而保證計算的高精度；

所述解調儀光纖光柵接口設置于所述FRP光纖光柵解調儀側面，通過光纖鎧裝線連接所述FRP光纖光柵應變計。

5.根據權利要求4所述的一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置，其特征在于，所述外部電源為太陽能發電模塊，所述太陽能發電模塊與FRP光纖光柵解調儀之間以電源導線連接，用于在戶外陽光充裕的條件下為所述FRP光纖光柵解調儀的可充電鋰電池進行供電。

6.根據權利要求4所述的一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置，其特征在于，所述外部電源為風力發電模塊，所述風力發電模塊與FRP光纖光柵解調儀之間以電源導線連接，用于在隧道這種陽光照射不到的地方為所述FRP光纖光柵解調儀提供清潔能源。

7.根據權利要求4所述的一種基于FRP光纖光柵的混凝土內部結構狀態監測裝置，其特征在于，所述FRP光纖光柵應變計包括安裝于混凝土結構內部光纖上的FRP光纖光柵傳感點和FRP光纖光柵受力圓盤，所述FRP光纖光柵傳感點受到擠壓或者所述FRP光纖光柵受力圓盤在受力狀態下，所述解調儀觸摸式顯示屏上實時顯示相應的應變值。