[發(fā)明專利]一種鋼結構網(wǎng)架的健康監(jiān)測裝置和方法

在審

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• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113945632A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了一種鋼結構網(wǎng)架的健康監(jiān)測裝置和方法，該裝置包括：鋼結構網(wǎng)架、振弦傳感器、數(shù)據(jù)采集單元以及上位機服務器；其中，數(shù)據(jù)采集單元分別與振弦傳感器、上位機服務器電連接；鋼結構網(wǎng)架分別與振弦傳感器、數(shù)據(jù)采集單元連接；其中，上位機服務器接收數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)進行分析，以判斷鋼結構網(wǎng)架是否健康，以及根據(jù)判斷結果調整預設鋼結構健康監(jiān)測模型的參數(shù)，使得模型輸出最新的波動預測區(qū)間以替換歷史波動預測區(qū)間。因此，由于本發(fā)明可根據(jù)判斷結果進行自適應模型調參，使得調參后的模型輸出最新的波動預測區(qū)間替換歷史波動預測區(qū)間，從而可以實現(xiàn)波動預測區(qū)間的動態(tài)更新，進而提升了鋼結構網(wǎng)架的健康監(jiān)測準確率。

技術領域

本發(fā)明涉及鋼結構健康監(jiān)測技術領域，特別涉及一種鋼結構網(wǎng)架的健康監(jiān)測裝置和方法，可用于建筑物上的鋼結構網(wǎng)架的健康監(jiān)測。

背景技術

隨著全球經(jīng)濟的飛速發(fā)展，橋梁、水壩、樓房等建筑大規(guī)模興起，而鋼材因其強度高、重量輕、剛性好、塑性強等優(yōu)點成為這些建筑的主要構成材料。然而，隨著時間推移，鋼結構建筑不可避免的會受到各種外界環(huán)境因素影響，從而出現(xiàn)疲勞損傷與抗力減退，若未得到有力的監(jiān)測與養(yǎng)護，則會帶來較大的安全隱患。因此，如何及時準確地對鋼結構健康狀況進行評估預警，引起了越來越多研究人員的關注。

在現(xiàn)有技術中，目前國內的鋼結構網(wǎng)架健康監(jiān)測系統(tǒng)基本采用振弦傳感器對結構應力進行靜態(tài)測量，并基于經(jīng)驗閾值進行異常預警。然而由于受環(huán)境影響，靜態(tài)閾值難以同時兼顧預警的準確率與召回率，可能導致大量誤報或異常未檢出的情況，影響工程人員工作效率甚至對群眾的生命及財產安全帶來危害。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供了一種鋼結構網(wǎng)架的健康監(jiān)測裝置和方法。為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種鋼結構網(wǎng)架的健康監(jiān)測裝置，裝置包括：

鋼結構網(wǎng)架、振弦傳感器、數(shù)據(jù)采集單元以及上位機服務器；其中，

數(shù)據(jù)采集單元分別與振弦傳感器、上位機服務器電連接；鋼結構網(wǎng)架分別與振弦傳感器、數(shù)據(jù)采集單元連接；其中，

上位機服務器接收數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)進行分析，以判斷鋼結構網(wǎng)架是否健康，以及根據(jù)判斷結果調整預設鋼結構健康監(jiān)測模型的參數(shù)，使得模型輸出最新的波動預測區(qū)間以替換歷史波動預測區(qū)間。

可選的，振弦傳感器，用于當接收到激振信號時，對鋼結構網(wǎng)架進行固有頻率的穩(wěn)定共振，以及測量鋼結構網(wǎng)架的振動信號與電壓信號，并將振動信號與電壓信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集單元；

數(shù)據(jù)采集單元，用于將振動信號進行濾波與整形后生成方波信號，并對方波信號進行計數(shù)后得到頻率數(shù)據(jù)，并將電壓信號轉換為溫度數(shù)據(jù)，以及將頻率數(shù)據(jù)與溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機服務器；

上位機服務器，用于根據(jù)頻率數(shù)據(jù)計算初始應變值，并根據(jù)溫度數(shù)據(jù)與初始應變值計算實時應變值，以及基于實時應變值判斷鋼結構網(wǎng)架是否健康，并根據(jù)判斷結果更新歷史波動預測區(qū)間。

可選的，數(shù)據(jù)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，

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；

頻率信號采集模塊與振弦傳感器電連接；

通信模塊與上位機服務器通信連接。

可選的，頻率信號采集模塊包括拾振模塊、激振模塊；

拾振模塊分別與振弦傳感器、單片機控制器電連接；

激振模塊分別與振弦傳感器、單片機控制器電連接。