专利名称：一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温室结构变形监测装置，尤其涉及一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置。
背景技术：
圆拱型连栋温室在我国南方地区被广泛应用，圆拱型连栋温室主要依靠拱架、立柱、横梁、纵梁、天沟和拉杆等构件承受外部载荷，钢构件变形超过材料许可限度将无法回复，导致温室结构失效。目前温室在设计建造时基于经济性和安全性两方面的要求，希望在保证温室安全的同时尽量减少用钢量，以节约成本，因此通常以温室建设地点的一定年限内统计气象条件为设计依据。由于在考虑温室承受载荷方面具有局限性，在突发极端天气情况下，这种方式设计建造的温室常因局部结构变形过大会引起整个骨架结构受力分布的 不平衡，严重情况下会直接导致整个温室骨架结构的倾斜或倒塌，导致造成重大的经济损失，影响到设施作物的正常种收。极端气候具有随即突发性，为了提高温室结构安全性，在结构骨架发生不可逆转的结构性破坏之前采取补救措施，有必要对温室骨架结构的变形进行实时监测。中国实用新型专利[CN 101520381A]公开了一种基于太阳能供电与传感器的钢结构建筑无线检测系统，该专利主要针对大型工业建筑钢结构的检测，这些工业建筑骨架采用的结构型式、钢材的选用标准和在设计时所考虑的作用载荷类型、取值与温室结构有很大的区别，难以直接引用。目前现有技术中还未有专门针对温室骨架结构尤其是圆拱型温室骨架结构变形监测的方法和装置。因此为了能够对圆拱型连栋温室骨架结构的变形进行实时监测，有必要依据温室结构自身的特性和使用要求设计一种监测方法和监测装置，以提高温室结构在使用过程中的安全性。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够实时监测圆拱型连栋温室骨架结构变形情况的装置，并及时对可能存在的危险进行报警。一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置的技术方案是，该装置包括传感器、数据处理模块、数据传输模块、电源模块；其特征在于所述传感器为应变传感器，传感器安装在骨架结构的最大变形位置上，所述传感器与所述数据处理模块连接；数据处理模块和数据传输模块连接；所述电源模块分别与传感器、数据处理模块和数据传输模块连接；所述数据处理模块将传感器监测到的变化的电信号转化为对应的数字信号；所述数据传输模块实时传输变形量的数字信号。所述数据处理模块将处理获得的构件变形量与构件自身能够承受的最大变形量进行对比，确定整个温室骨架结构的工作安全等级。所述数据传输模块利用无线传输网络将各个监测点位置处构件的安全等级和温室骨架结构的综合安全等级实时传送到温室管理人员的远程接收装置上。[0008]所述电源模块包括太阳能电池板、蓄电池、变压器及220V交流电源所述太阳能电池板和220V交流电源分别与蓄电池连接，蓄电池和220V交流电源分别与变压器连接，变压器的输出为电源模块的输出端。本实用新型的有益效果是，该监测方法通过计算获得，在气象数据提供的一定年限最大标准雪载荷作用下，温室骨架结构最易发生破坏性的构件及对应的破坏点位置。对整个温室骨架结构变形的监测过程中，只需对破坏点位 置处构件的变形量进行监测，即可确定整个温室骨架结构的工作安全等级。减少了传感器的使用数量，简化了传感器的布置方式，并且有效的提高了监测系统的工作效率。在满足监测数据准确性的前提下，尽可能的减少了整个监测装置的资金投入，具有较高的性价比。该监测系统可以通过现有网络，将监测到的构件变形量数据和对比获得的温室骨架结构安全等级，实时传送到温室管理人员的远程数据接收终端上，如手机、电脑等装置。
图I圆拱型连栋温室骨架结构示意图图2圆拱型连栋温室骨架结构几何关系示意图图3圆拱型连栋温室骨架顶部雪载荷分布示意图图4圆拱型连栋温室骨架结构监测点位置示意图图5圆拱型连栋温室骨架结构监测装置组成示意图其中I.立柱，2.天沟，3.纵梁，4拱杆，5.竖撑，6.横梁，7.应变传感器，8.数据处理模块，9.数据传输模块，10.电源模块，11.计算机，12.太阳能电池板，13.蓄电池，14.变压器，15. 220V通用交流电源。
具体实施方式
下面几何附图对本实用新型做进一步说明。如图I所示，本实施案例选取一圆拱型连栋温室骨架结构为说明对象。圆拱型连栋温室骨架结构的组成构件包括立柱I、天沟2、纵梁3、拱杆4、竖撑5和横梁6。该圆拱型连栋温室骨架结构的组成构件，选用的材料均为表面经过热浸镀锌处理的钢材。温室骨架结构的组成构建中，立柱I、纵梁3、拱杆4、竖撑5和横梁6为中空的圆钢或者矩形钢。根据温室骨架各个组成构件选用的钢材型号确定钢材截面尺寸参数和材料属性。对于中空的矩形钢截面尺寸参数和材料属性参数包括截面宽度d、截面高度h、截面厚度t、截面惯性矩I、弹性模量E和泊松比u。对于中空的圆钢截面尺寸参数和材料属性参数包括截面直径D、截面厚度t、截面惯性矩I、弹性模量E和泊松比u。温室骨架结构在建立计算模型的时候采取的是简化建模的方式。首先建立空间直角坐标系，坐标系三个不同轴线方向分别互相垂直于另外两个轴线构成的平面，三个坐标轴分别设定为X轴、Y轴和Z轴。选取由X轴和Y轴确定的XY平面作为等效地面，对于组成温室骨架的各个钢构件截面简化为三维空间直角坐标系中的一点，根据实际构件的不同几何形状简化为三维空间直角坐标系中的线段或者圆弧。其次在建立的空间直角坐标系中按照1:1的比例建立温室骨架钢结构的简化计算模型，其中立柱等效为一条线段其高度等效为温室屋脊的高度H1，横梁等效为一条线段其长度等效为温室的跨度L，纵梁等效为一条线段其长度等效为温室的开间宽度D，天沟等效为一条线段其长度等效为温室的开间宽度D与开间数m的乘积即L1=DXm,拉杆等效为一条线段其长度等效为温室屋顶高度H2与屋脊高度H1的差即H3=H2-H1，温室拱杆等效为一段圆弧其弧长L2的等效长度由下面的公式计算得到
权利要求1.一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置，该装置包括传感器、数据处理模块、数据传输模块、电源模块；其特征在于所述传感器为应变传感器，传感器安装在骨架结构的最大变形位置上，所述传感器与所述数据处理模块连接；数据处理模块和数据传输模块连接；所述电源模块分别与传感器、数据处理模块和数据传输模块连接；所述数据处理模块将传感器监测到的变化的电信号转化为对应的数字信号；所述数据传输模块实时传输变形量的数字信号。
2.根据权利要求I所述的一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置，其特征在于所述数据处理模块将处理获得的构件变形量与构件自身能够承受的最大变形量进行对比，确定整个温室骨架结构的工作安全等级。
3.根据权利要求I所述一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置，其特征在于所述数据传输模块利用无线传输网络将各个监测点位置处构件的安全等级和温室骨架结构的综合安全等级实时传送到温室管理人员的远程接收装置上。
4.根据权利要求I所述的一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置，其特征在于所述电源模块包括太阳能电池板、蓄电池、变压器及220V交流电源，所述太阳能电池板和220V交流电源分别与蓄电池连接，蓄电池和220V交流电源分别与变压器连接，变压器的输出为电源模块的输出端。
专利摘要本实用新型公开一种圆拱型连栋温室骨架结构变形监测装置。该装置包括传感器、数据处理模块、数据传输模块、电源模块，能够将监测到的构件变形量数据和对比获得的温室骨架结构安全等级，实时传送到温室管理人员的远程数据接收终端上。
文档编号G01B21/32GK202793372SQ20122044189
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者王新忠, 孔鹏飞, 毛罕平, 闫润, 王为路, 孙迎龙 申请人:江苏大学