專利名稱：大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，具體地講是一種對(duì)大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(如大型體育場(chǎng)館和娛樂場(chǎng)所的屋頂結(jié)構(gòu))能使我們獲得更大的使用空間，且可具有多變美觀的造型，因此它在我國(guó)和世界各地得到迅猛的發(fā)展，成為空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)型式。它由兩個(gè)平面或曲面所構(gòu)成的空間內(nèi)的大量桿件連接而成，形成上弦桿面和下弦桿面，其間用腹桿和豎桿相連。一般情況下，它用圓型鋼管與空心鋼球節(jié)點(diǎn)焊接連成整體結(jié)構(gòu)。隨著結(jié)構(gòu)跨度的增大，大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也隨之增加。對(duì)于臺(tái)風(fēng)高發(fā)地區(qū)，風(fēng)是大跨度復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)荷載。由于人們無法知道強(qiáng)風(fēng)作用下網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的工作狀況，因此網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的三種主要破壞形態(tài)“桿體壓屈、桿件焊縫拉裂及球節(jié)點(diǎn)破壞”不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。這就會(huì)造成結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力的下降，給結(jié)構(gòu)的安全性帶來了極大的隱患。為了避免由此而引起的工程災(zāi)害的發(fā)生，確保人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全，延長(zhǎng)工程結(jié)構(gòu)的使用壽命，就要求我們能及時(shí)地了解結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)未知的損傷。為此，建立能實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警和結(jié)構(gòu)損傷自動(dòng)診斷的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)就十分必要。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，建立具有結(jié)構(gòu)健康自動(dòng)診斷功能的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)已經(jīng)有了可能。本發(fā)明提出的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是建立在信息技術(shù)和土木工程結(jié)構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)之上的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種旨在及時(shí)對(duì)大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行診斷和報(bào)警，以保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全的風(fēng)力作用下大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明由傳感器系統(tǒng)、采集通訊傳輸接口及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，其中傳感器系統(tǒng)輸出與采集通訊傳輸接口相連，采集通訊傳輸接口的輸出與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)輸出信號(hào)與人機(jī)交互界面相連接，其特點(diǎn)是在采集通訊傳輸接口與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)之間還連接有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)和(或)支撐鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)和(或)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)和(或)有損網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌安全型實(shí)時(shí)評(píng)定系統(tǒng)；上述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩部分，其中非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)部分依據(jù)風(fēng)荷載識(shí)別和結(jié)構(gòu)有限元模型修正的結(jié)果，完成建立所有風(fēng)向工況下單位風(fēng)速作用結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)部分依據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)10分鐘時(shí)段內(nèi)的平均風(fēng)速、平均風(fēng)向和結(jié)構(gòu)響應(yīng)峰因子，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差，獲取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件的最大響應(yīng)，并根據(jù)設(shè)定的構(gòu)件安全界限實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作狀態(tài)的報(bào)警；上述支承鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)以獲取的牛腿關(guān)鍵點(diǎn)的瞬時(shí)應(yīng)變值為特征向量，應(yīng)用模糊模式識(shí)別的擇近原則，從已建立好的牛腿應(yīng)力場(chǎng)模式庫(kù)中來識(shí)別出整個(gè)牛腿的瞬時(shí)應(yīng)力場(chǎng)，并根據(jù)此來完成牛腿工作狀態(tài)的報(bào)警；上述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)利用安置在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)上的三向加速度傳感器測(cè)得的球節(jié)點(diǎn)的三向加速度響應(yīng)時(shí)程信號(hào)，采用小波變換技術(shù)對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析，捕捉高頻部分的突變來確診此節(jié)點(diǎn)及其附近區(qū)域是否有桿件焊縫拉裂損傷以及何時(shí)拉裂；上述有損傷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌實(shí)時(shí)安全性評(píng)定系統(tǒng)通過獲取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各支承牛腿上的支座荷載，來判斷它是否超越了牛腿的極限承載力，若已超界，則從已建立好的牛腿破壞引起網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件工作狀態(tài)模式庫(kù)中來識(shí)別整個(gè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件的工作狀態(tài)(彈性、彈塑性、拉斷和壓屈)。
上述數(shù)據(jù)庫(kù)還通過遠(yuǎn)程服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程用戶終端機(jī)相連接。
本發(fā)明的特點(diǎn)是對(duì)風(fēng)力作用下的大跨度復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，建立了結(jié)構(gòu)健康智能監(jiān)測(cè)和診斷的成套技術(shù)，它可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的自動(dòng)報(bào)警、結(jié)構(gòu)損傷的自動(dòng)診斷和結(jié)構(gòu)抗倒塌實(shí)時(shí)安全性的自動(dòng)評(píng)估，以保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在使用中的安全。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
圖2為本發(fā)明網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
圖3為本發(fā)明支承鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
圖4為本發(fā)明網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
圖5為本發(fā)明有損傷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌實(shí)時(shí)安全評(píng)定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例每個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明(圖1)由傳感器系統(tǒng)、采集通訊傳輸接口、結(jié)構(gòu)健康智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)所構(gòu)成。其中傳感器系統(tǒng)輸出與采集通訊傳輸接口相連，采集通訊傳輸接口的輸出與數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)智能報(bào)警系統(tǒng)、支承鋼牛腿工作狀態(tài)智能報(bào)警系統(tǒng)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)和有損傷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗倒塌安全實(shí)時(shí)評(píng)定系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)庫(kù)的輸出信號(hào)與人機(jī)交互界面相連接。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)(圖2)由于大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有幾萬根桿件，且當(dāng)風(fēng)向不同時(shí)風(fēng)壓力又具有完全不同的分布和隨機(jī)特性，因此根本無法事先確定最危險(xiǎn)桿件來布置應(yīng)變傳感器，從而無法采用常規(guī)的直接監(jiān)測(cè)技術(shù)。本發(fā)明的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)兩部分。非實(shí)時(shí)部分的主要功能為建立所有風(fēng)向工況下單位風(fēng)速作用結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差數(shù)據(jù)庫(kù)。首先采用具有時(shí)空分離特性的本征模態(tài)分解技術(shù)，并將該技術(shù)應(yīng)用于識(shí)別作用在結(jié)構(gòu)上的脈動(dòng)風(fēng)荷載的頻域特性；同時(shí)，采用最大線性無關(guān)法來合理地布置用來測(cè)量結(jié)構(gòu)響應(yīng)加速度的加速度傳感器，再根據(jù)實(shí)測(cè)加速度響應(yīng)獲取的結(jié)構(gòu)有限模態(tài)，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于節(jié)點(diǎn)參數(shù)的有限元模型修正。在識(shí)別了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)有限元模型修正的基礎(chǔ)上，根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論分析出在各風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差從而建立了結(jié)構(gòu)響應(yīng)的根方差數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)部分的主要功能為獲取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)10分鐘時(shí)段內(nèi)的最大響應(yīng)并根據(jù)設(shè)定的構(gòu)件安全報(bào)警級(jí)別來判斷構(gòu)件的安全性。它利用風(fēng)速風(fēng)向儀得到10分鐘的平均風(fēng)速和風(fēng)向，同時(shí)利用應(yīng)變傳感器實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)程來確定結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的峰因子。由此，根據(jù)風(fēng)向從非實(shí)時(shí)部分建立的結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差數(shù)據(jù)庫(kù)中提取此風(fēng)向下單位風(fēng)速作用結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)根方差，依據(jù)10分鐘平均風(fēng)速、峰因子和單位風(fēng)速作用結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差，就可確定10分鐘時(shí)距內(nèi)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大應(yīng)力值，并根據(jù)設(shè)定的構(gòu)件安全界限實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作狀態(tài)的報(bào)警。
支撐鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)(圖3)由于支撐鋼牛腿承擔(dān)的荷載可達(dá)幾千噸，且它為為一復(fù)雜的封閉式箱型鋼結(jié)構(gòu)，因此它內(nèi)部的鋼構(gòu)件無法安裝應(yīng)變傳感器，也無法獲取它的三向應(yīng)變值，因此不能采用常規(guī)的直接監(jiān)測(cè)技術(shù)。本發(fā)明的支撐鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)首先利用布置在鋼牛腿表面關(guān)鍵點(diǎn)上的應(yīng)變傳感器來實(shí)測(cè)瞬時(shí)應(yīng)變。然后，以關(guān)鍵點(diǎn)的瞬時(shí)應(yīng)變值為特征向量，應(yīng)用模糊模式識(shí)別的擇近原則，從已建立好的牛腿應(yīng)力場(chǎng)模式庫(kù)中來識(shí)別出牛腿的瞬時(shí)應(yīng)力場(chǎng)，并根據(jù)此來完成牛腿工作狀態(tài)報(bào)警。牛腿應(yīng)力場(chǎng)模式庫(kù)是在把荷載分等級(jí)，并通過正向分析的方法得到“荷載(大小、作用位置)-關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)變-牛腿應(yīng)力場(chǎng)”關(guān)系的基礎(chǔ)上，而建立的“關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)變特征向量-牛腿應(yīng)力場(chǎng)”的關(guān)系庫(kù)。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷的自動(dòng)診斷系統(tǒng)(圖4)風(fēng)力作用下網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的三種破壞形式中，桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂采用常規(guī)技術(shù)是最不易發(fā)現(xiàn)的。因此，本發(fā)明采用了損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)。本發(fā)明的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)是采用“桿件-節(jié)點(diǎn)”焊縫拉脫損傷診斷的時(shí)域評(píng)定方法，通過信號(hào)用小波分解后的細(xì)微變化來診斷出結(jié)構(gòu)的損傷。具體來說，本發(fā)明利用安置在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)上的三向加速度傳感器測(cè)得的球節(jié)點(diǎn)的三向加速度響應(yīng)時(shí)程信號(hào)，再采用小波變換技術(shù)對(duì)反應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析，捕捉高頻部分的突變來確診此節(jié)點(diǎn)處及其附近焊縫是否有拉裂以及何時(shí)拉裂。
有損傷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌實(shí)時(shí)安全評(píng)定系統(tǒng)(圖5)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)本身是多次超靜定結(jié)構(gòu)，即使有三種損傷發(fā)生，一般也不易倒塌。只有當(dāng)支撐系統(tǒng)發(fā)生破壞時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)架倒塌的可能。為此本發(fā)明建立了牛腿破壞時(shí)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗倒塌實(shí)時(shí)安全評(píng)定系統(tǒng)。本發(fā)明的有損傷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌實(shí)時(shí)安全評(píng)定系統(tǒng)是根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)智能報(bào)警系統(tǒng)模塊中得到的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各支撐牛腿上的支座荷載，來判斷它是否超越了牛腿的極限承載力，如果有牛腿超界則該牛腿失去承載能力。再按照模式識(shí)別方法從已建好的牛腿破壞后網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的破壞模式庫(kù)中識(shí)別出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實(shí)際破壞型式從而對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗倒塌的安全度進(jìn)行評(píng)定。其中，牛腿破壞后網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的破壞模式庫(kù)的建立是將靜荷載和風(fēng)荷載用擬靜力的方法逐級(jí)加載，并用正向彈塑性分析的方法，對(duì)失去已破壞牛腿網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、判斷而得到的。
本發(fā)明整個(gè)的工作原理是由傳感器系統(tǒng)獲取風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息，通過通訊傳輸接口將這些信息傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)智能報(bào)警系統(tǒng)、支承鋼牛腿工作狀態(tài)智能報(bào)警系統(tǒng)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)各自從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取所需的信息，并據(jù)此對(duì)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和桿件焊縫損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，同時(shí)將結(jié)果信息送還數(shù)據(jù)庫(kù)。有損傷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗倒塌安全實(shí)時(shí)評(píng)定系統(tǒng)則從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取有關(guān)信息，據(jù)此對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗倒塌的安全性作出評(píng)定，并將結(jié)果信息送還數(shù)據(jù)庫(kù)。最終，數(shù)據(jù)庫(kù)將上述監(jiān)測(cè)、診斷和評(píng)定的結(jié)果信息經(jīng)遠(yuǎn)程服務(wù)器、Inter網(wǎng)、局域網(wǎng)，傳輸?shù)接脩舻慕K端電腦上，通過人機(jī)交互界面?zhèn)鬏斀o用戶。
本發(fā)明每個(gè)系統(tǒng)(圖6)均由中心處理單元MCU及外圍電路構(gòu)成，每個(gè)系統(tǒng)與采集通訊傳輸接口和數(shù)據(jù)庫(kù)之間均采用數(shù)據(jù)總線形式進(jìn)行通訊，傳感器系統(tǒng)與采集通訊傳輸接口同樣采用數(shù)據(jù)總線形式進(jìn)行通訊；上述數(shù)據(jù)總線形式采用CAN(控制局域網(wǎng))數(shù)據(jù)總線。
本發(fā)明每個(gè)系統(tǒng)的工作原理既可以通過每個(gè)系統(tǒng)模塊實(shí)施軟件的方法實(shí)現(xiàn)，也可以用硬件裝置實(shí)現(xiàn)，兩種實(shí)現(xiàn)方式均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范疇。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由傳感器系統(tǒng)、采集通訊傳輸接口及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，其中傳感器系統(tǒng)輸出與采集通訊傳輸接口相連，采集通訊傳輸接口的輸出與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)輸出信號(hào)與人機(jī)交互界面相連接，其特點(diǎn)是在采集通訊傳輸接口與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)之間還連接有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)和(或)支撐鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)和(或)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)和(或)有損網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌安全型實(shí)時(shí)評(píng)定系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩部分，其中非實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)部分依據(jù)風(fēng)荷載識(shí)別和結(jié)構(gòu)有限元模型修正的結(jié)果，完成建立所有風(fēng)向工況下單位風(fēng)速作用結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)部分依據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)10分鐘時(shí)段內(nèi)的平均風(fēng)速、平均風(fēng)向和結(jié)構(gòu)響應(yīng)峰因子，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的結(jié)構(gòu)響應(yīng)根方差，獲取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件的最大響應(yīng)，并根據(jù)設(shè)定的構(gòu)件安全界限實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作狀態(tài)的報(bào)警。
3.如權(quán)利要求1所述的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于支承鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)以獲取的牛腿關(guān)鍵點(diǎn)的瞬時(shí)應(yīng)變值為特征向量，應(yīng)用模糊模式識(shí)別的擇近原則，從已建立好的牛腿應(yīng)力場(chǎng)模式庫(kù)中來識(shí)別出整個(gè)牛腿的瞬時(shí)應(yīng)力場(chǎng)，并根據(jù)此來完成牛腿工作狀態(tài)的報(bào)警。
4.如權(quán)利要求1所述的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)利用安置在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)球節(jié)點(diǎn)上的三向加速度傳感器測(cè)得的球節(jié)點(diǎn)的三向加速度響應(yīng)時(shí)程信號(hào)，采用小波變換技術(shù)對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析，捕捉高頻部分的突變來確診此節(jié)點(diǎn)及其附近區(qū)域是否有桿件焊縫拉裂損傷以及何時(shí)拉裂。
5.如權(quán)利要求1所述的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于有損傷網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌實(shí)時(shí)安全性評(píng)定系統(tǒng)通過獲取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各支承牛腿上的支座荷載，來判斷它是否超越了牛腿的極限承載力。若已超界，則從已建立好的牛腿破壞引起網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件工作狀態(tài)模式庫(kù)中來識(shí)別整個(gè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件的工作狀態(tài)(彈性、彈塑性、拉斷和壓屈)。
6.如權(quán)利要求1所述的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)庫(kù)還通過遠(yuǎn)程服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程用戶終端機(jī)相連接。
7.如權(quán)利要求1所述的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)系統(tǒng)與采集通訊傳輸接口和數(shù)據(jù)庫(kù)之間均采用數(shù)據(jù)總線形式進(jìn)行通訊，傳感器系統(tǒng)與采集通訊傳輸接口同樣采用數(shù)據(jù)總線形式進(jìn)行通訊。
8.如權(quán)利要求7所述的大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)總線形式采用CAN數(shù)據(jù)總線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)大型復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它由傳感器系統(tǒng)、采集通訊傳輸接口及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，其特點(diǎn)是在采集通訊傳輸接口與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)之間還連接有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)和(或)支撐鋼牛腿工作狀態(tài)的智能報(bào)警系統(tǒng)和(或)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件與球節(jié)點(diǎn)焊縫拉裂損傷自動(dòng)診斷系統(tǒng)和(或)有損網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗倒塌安全型實(shí)時(shí)評(píng)定系統(tǒng)。本發(fā)明的特點(diǎn)是對(duì)風(fēng)力作用下的大跨度復(fù)雜體型屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，建立了結(jié)構(gòu)健康智能監(jiān)測(cè)和診斷的成套技術(shù)，它可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的自動(dòng)報(bào)警、結(jié)構(gòu)損傷的自動(dòng)診斷和結(jié)構(gòu)抗倒塌實(shí)時(shí)安全性的自動(dòng)評(píng)估，以保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在使用中的安全。
文檔編號(hào)G01N35/00GK1595163SQ200410013359
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者瞿偉廉, 滕軍, 項(xiàng)海帆, 鐘珞, 劉暉, 汪菁, 李書進(jìn), 李功標(biāo) 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)