[發明專利]一種鋼結構網架的健康監測裝置和方法

在審

• 申請號: 202111052458.8
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113945632A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 許琮維;王振眾
• 申請（專利權）人: 浙江省北大信息技術高等研究院;杭蕭鋼構股份有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/12;E04B1/24
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 李小朋

1.一種鋼結構網架的健康監測裝置，其特征在于，所述裝置包括：

鋼結構網架、振弦傳感器、數據采集單元以及上位機服務器；其中，

所述數據采集單元分別與所述振弦傳感器、所述上位機服務器電連接；所述鋼結構網架分別與所述振弦傳感器、數據采集單元連接；其中，

所述上位機服務器接收所述數據采集單元發送的數據進行分析，以判斷所述鋼結構網架是否健康，以及根據判斷結果調整預設鋼結構健康監測模型的參數，使得所述模型輸出最新的波動預測區間以替換歷史波動預測區間。

2.根據權利要求1所述的一種鋼結構網架的健康監測裝置，其特征在于，

所述振弦傳感器，用于當接收到激振信號時，對所述鋼結構網架進行固有頻率的穩定共振，以及測量所述鋼結構網架的振動信號與電壓信號，并將所述振動信號與電壓信號發送至所述數據采集單元；

所述數據采集單元，用于將所述振動信號進行濾波與整形后生成方波信號，并對所述方波信號進行計數后得到頻率數據，并將所述電壓信號轉換為溫度數據，以及將所述頻率數據與所述溫度數據發送至上位機服務器；

所述上位機服務器，用于根據所述頻率數據計算初始應變值，并根據所述溫度數據與所述初始應變值計算實時應變值，以及基于所述實時應變值判斷所述鋼結構網架是否健康，并根據判斷結果更新歷史波動預測區間。

3.根據權利要求2所述的一種鋼結構網架的健康監測裝置，其特征在于，

所述數據采集單元包括頻率信號采集模塊、單片機控制器、通信模塊以及供電模塊；其中，

所述頻率信號采集模塊、單片機控制器、通信模塊以及供電模塊依次電連接；

所述頻率信號采集模塊與所述振弦傳感器電連接；

所述通信模塊與所述上位機服務器通信連接。

4.根據權利要求3所述的一種鋼結構網架的健康監測裝置，其特征在于，

所述頻率信號采集模塊包括拾振模塊、激振模塊；

所述拾振模塊分別與所述振弦傳感器、單片機控制器電連接；

所述激振模塊分別與所述振弦傳感器、單片機控制器電連接。

5.根據權利要求4所述的一種鋼結構網架的健康監測裝置，其特征在于，

拾振模塊包括前置放大電路、帶通濾波電路、中間放大電路、滿幅放大電路、施密特整形電路和光耦隔離電路；

所述前置放大電路一端與所述振弦傳感器電連接，另一端與所述帶通濾波電路電連接；

所述光耦隔離電路一端與所述施密特整形電路連接，另一端與所述單片機控制器電連接；

前置放大電路、帶通濾波電路、中間放大電路、滿幅放大電路、施密特整形電路和光耦隔離電路依次電連接。

6.根據權利要求5所述的一種鋼結構網架的健康監測裝置，其特征在于，所述當接收到激振信號時，對所述鋼結構網架進行固有頻率的穩定共振，包括：

所述單片機控制器按照預設周期對所述激振模塊發送監測指令；

所述激振模塊基于所述監測指令生成激振信號發送至所述振弦傳感器；

所述振弦傳感器基于所述激振信號對所述鋼結構網架進行固有頻率的穩定共振。

7.根據權利要求5所述的一種鋼結構網架的健康監測裝置，其特征在于，所述將所述振動信號進行濾波與整形后生成方波信號，并對所述方波信號進行計數后得到頻率數據，并將所述電壓信號轉換為溫度數據，以及將所述頻率數據與所述溫度數據發送至上位機服務器，包括：

所述振動信號依次經過所述前置放大電路、帶通濾波電路、中間放大電路、滿幅放大電路、施密特整形電路和光耦隔離電路，輸出頻率穩定的方波信號；

所述拾振模塊將所述方波信號與所述電壓信號發送至所述單片機控制器；

所述單片機控制器對所述方波信號進行計數后得到頻率數據，并將所述電壓信號轉換為溫度數據，以及將所述頻率數據與所述溫度數據通過所述通行模塊發送至所述上位機服務器。