本發(fā)明涉及工程監(jiān)測技術領域，具體為一種土木工程健康監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
背景技術：
目前我國土木工程事故頻繁發(fā)生，如橋梁的突然折斷、房屋驟然倒塌等，造成了重大的人員傷亡和財產損失，已引起人們對重大工程安全性的關心和重視。另外我國有一大批橋梁和基礎設施都在20世紀五六十年代建造的，經過這么多年的使用，其安全性更是不容忽視。近些年，地震、洪水、暴風等自然災害也對這些建筑造成了不同程度的損害，還有一些人為的爆炸等破壞性行為，這些越來越引起人們的密切關注。
對重大土木工程的結構健康進行實時的監(jiān)測和診斷，及時發(fā)現結構的損傷，并評估其安全性，預測健康性能的變化和剩余壽命并作出維護決定，對提高工程健康穩(wěn)定運營的效率，保障人民生命財產安全有極其重大的安全意義，已成為現代工程越來越迫切的要求。土木工程的健康狀態(tài)主要通過土木工程結構的物理量來反應，例如通過監(jiān)測加速度、監(jiān)測應變和監(jiān)測溫度反應出土木工程的結構健康狀態(tài)。但是目前監(jiān)測土木工程結構的加速度、應變和溫度都是利用有線設備完成的，需要在土木工程中布置大量的傳輸線路，導致其監(jiān)測成本較高，為此，我們提出了一種土木工程健康監(jiān)測系統(tǒng)及方法投入使用，以解決上述問題。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種土木工程健康監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術中提出的目前監(jiān)測土木工程結構的加速度、應變和溫度都是利用有線設備完成的，需要在土木工程中布置大量的傳輸線路，導致其監(jiān)測成本較高的問題。
為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種土木工程健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的傳感器系統(tǒng)、數據采集與處理系統(tǒng)、信號通訊與傳輸系統(tǒng)和信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)包含環(huán)境信息、局部和整體狀態(tài)參數和傳感器設備與接口，所述環(huán)境信息用于監(jiān)測土木工程的的外部環(huán)境，包括其外部溫度、風力、空氣潮濕度的參數，所述局部和整體狀態(tài)參數包括土木工程的承重節(jié)點參數和土木工程的整體結構參數，所述傳感器設備與接口用于實時監(jiān)控土木工程結構參數并提供參數數據上傳的接口，所述數據采集與處理系統(tǒng)包含信號采集和數據存儲，所述信號采集對所述傳感器系統(tǒng)中上傳的參數數據信息實時采集，并將采集信息存儲到所述數據存儲中，所述信號通訊與傳輸系統(tǒng)通過無線信號與所述信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)連接，并將土木工程參數信息反饋到所述信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)中進行處理，所述信號通訊與傳輸系統(tǒng)包含系統(tǒng)平臺、局域網和因特網，所述信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)包括模型數據庫和監(jiān)測數據庫，所述模型數據庫和監(jiān)測數據庫均連接有限元模型修正與診斷，所述有限元模型修正與診斷和所述結構狀態(tài)顯示與報警連接，所述結構狀態(tài)顯示與報警用于實時的顯示土木工程結構參數的具體狀態(tài)信息，并針對非正常狀態(tài)信息進行報警，所述結構狀態(tài)顯示與報警分別與所述狀態(tài)信息遠程傳輸和所述狀態(tài)動態(tài)數據庫連接，所述狀態(tài)信息遠程傳輸用于將土工工程健康狀態(tài)參數信息輸出到客戶端中，便于維修人員實時查看，所述狀態(tài)動態(tài)數據庫用于實時存儲監(jiān)測的土木工程健康狀態(tài)參數。
優(yōu)選的，所述傳感器系統(tǒng)分布在待監(jiān)測土木工程結構的關鍵節(jié)點上。
優(yōu)選的，所述數據存儲采用分布式存儲系統(tǒng)，提高數據存儲容量。
優(yōu)選的，一種土木工程健康監(jiān)測方法，該土木工程健康監(jiān)測方法的具體步驟如下：
S1：利用傳感器系統(tǒng)實時采集待監(jiān)測的土工工程結構的具體參數，將采集到的數據進行預處理；
S2：經過處理后的數據信息通過信號通訊與傳輸系統(tǒng)上傳至信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)中；
S3：構建有限元模型，并建立典型損傷數據庫，對土木工程結構健康狀態(tài)進行診斷；
S4：將診斷結果通過結構狀態(tài)顯示與報警進行顯示，并針對參數異常的數據進行報警，利用狀態(tài)信息遠程傳輸將診斷信息反饋至遠程客戶端。
優(yōu)選的，所述步驟S2中，所述信號通訊與傳輸系統(tǒng)為基于網絡的遠程傳輸，采用緊密一致性的模式對傳輸數據進行同步。
優(yōu)選的，所述緊密一致性的模式在任何時間都會保證數據的完全同步，在監(jiān)測數據開始采集的同時，數據立即進行傳輸。
優(yōu)選的，所述步驟S3中，通過有限元軟件建立土木工程的空間結構有限元模型，將土木工工程的各個參數作為單元模擬基量。
與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過傳感器系統(tǒng)可實時的采集土木工程的結構狀態(tài)參數，利用整體檢測法具體全面的檢測土木工程結構的健康狀態(tài)，并作出評價與預判，當結構出現不同程度的損傷時可通過遠程傳輸將損傷數據發(fā)送到客戶端，便于維修人員的實時查看，本發(fā)明采用基于網絡的遠程傳輸系統(tǒng)，無需在土木工程結構上布設大量的數據線，減小了土木工程健康監(jiān)測系統(tǒng)的運營費用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明功能模塊圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術方案：一種土木工程健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的傳感器系統(tǒng)、數據采集與處理系統(tǒng)、信號通訊與傳輸系統(tǒng)和信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)包含環(huán)境信息、局部和整體狀態(tài)參數和傳感器設備與接口，所述環(huán)境信息用于監(jiān)測土木工程的的外部環(huán)境，包括其外部溫度、風力、空氣潮濕度的參數，所述局部和整體狀態(tài)參數包括土木工程的承重節(jié)點參數和土木工程的整體結構參數，所述傳感器設備與接口用于實時監(jiān)控土木工程結構參數并提供參數數據上傳的接口，所述數據采集與處理系統(tǒng)包含信號采集和數據存儲，所述信號采集對所述傳感器系統(tǒng)中上傳的參數數據信息實時采集，并將采集信息存儲到所述數據存儲中，所述信號通訊與傳輸系統(tǒng)通過無線信號與所述信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)連接，并將土木工程參數信息反饋到所述信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)中進行處理，所述信號通訊與傳輸系統(tǒng)包含系統(tǒng)平臺、局域網和因特網，所述信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)包括模型數據庫和監(jiān)測數據庫，所述模型數據庫和監(jiān)測數據庫均連接有限元模型修正與診斷，所述有限元模型修正與診斷和所述結構狀態(tài)顯示與報警連接，所述結構狀態(tài)顯示與報警用于實時的顯示土木工程結構參數的具體狀態(tài)信息，并針對非正常狀態(tài)信息進行報警，所述結構狀態(tài)顯示與報警分別與所述狀態(tài)信息遠程傳輸和所述狀態(tài)動態(tài)數據庫連接，所述狀態(tài)信息遠程傳輸用于將土工工程健康狀態(tài)參數信息輸出到客戶端中，便于維修人員實時查看，所述狀態(tài)動態(tài)數據庫用于實時存儲監(jiān)測的土木工程健康狀態(tài)參數。
其中，所述傳感器系統(tǒng)分布在待監(jiān)測土木工程結構的關鍵節(jié)點上，所述數據存儲采用分布式存儲系統(tǒng)，提高數據存儲容量。
本發(fā)明還提供了一種土木工程健康監(jiān)測方法，該土木工程健康監(jiān)測方法的具體步驟如下：
S1：利用傳感器系統(tǒng)實時采集待監(jiān)測的土工工程結構的具體參數，將采集到的數據進行預處理；
S2：經過處理后的數據信息通過信號通訊與傳輸系統(tǒng)上傳至信號分析與監(jiān)控系統(tǒng)中，所述信號通訊與傳輸系統(tǒng)為基于網絡的遠程傳輸，采用緊密一致性的模式對傳輸數據進行同步，所述緊密一致性的模式在任何時間都會保證數據的完全同步，在監(jiān)測數據開始采集的同時，數據立即進行傳輸；
S3：構建有限元模型，并建立典型損傷數據庫，對土木工程結構健康狀態(tài)進行診斷，通過有限元軟件建立土木工程的空間結構有限元模型，將土木工工程的各個參數作為單元模擬基量；
S4：將診斷結果通過結構狀態(tài)顯示與報警進行顯示，并針對參數異常的數據進行報警，利用狀態(tài)信息遠程傳輸將診斷信息反饋至遠程客戶端。
盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。