一种用于建筑结构的健康监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于建筑技术领域，特别是涉及一种用于建筑结构的健康监测系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国经济的迅速发展，大型建筑结构得以广泛兴建。这些大型建筑结构在经济生产和人们生活中占据着重要的地位，这就引起人们对于大型建筑工程安全性的关心和重视。当大型结构出现损伤或遭遇突发性事故时，如果能够及时做出判断和报警，将有助于采取应急处理措施，有效防止损伤进一步发展，进而避免引发严重的工程事故，确保建筑结构的安全运营。在此背景下，结构健康监测技术应运而生，并逐渐成为土木工程学科发展的一个重要领域。
[0003]结构健康监测技术的基础是结构健康监测系统。传统的结构健康监测系统主要由各种仪器组成，其可重构性差，体型笨重，已经不能适应现代监测技术发展的需求。虚拟仪器作为现代仪器发展的一个全新方向已越来越受到人们的关注。尤其是采用虚拟仪器作为硬件平台的结构健康监测系统可以大大降低成本，故其成为构建现代健康监测系统的首选。美国NI公司生产的Compact R1平台作为当今应用最为广泛的虚拟仪器硬件平台，为实现便捷、高效的建筑结构多物理量健康监测系统提供了有效途径。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于建筑结构的健康监测系统。
[0005]本实用新型所采用的技术解决方案是一种用于建筑结构的健康监测系统，包括嵌入式平台、数据采集功能板卡、电源、PC机，所述的数据采集功能板卡设置在嵌入式平台内，包括加速度信号采集板卡，位移和温度信号采集板卡以及应变信号采集板卡，所述的嵌入式平台的输入输出端与PC机的输入输出端相连接，所述的电源的输出端与嵌入式平台的输入端相连接，所述的数据采集功能板卡的输入端与相应的传感器输出端相连接，所述的传感器包括加速度传感器、电阻应变计、热电偶以及直流位移传感器。
[0006]所述的PC机通过以太网连接与嵌入式平台相连接。
[0007]所述的加速度传感器与加速度信号采集板卡之间设置有信号调理器。
[0008]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:
[0009]本实用新型以传统健康监测技术和虚拟仪器概念为理论基础，基于美国NI公司CompactR1嵌入式平台以及相关板卡和传感器形成一套以CompactR1嵌入式平台为核心的便携式结构健康监测系统，实现对结构应变、位移、加速度、温度等多物理量信号的同步采集与监测。该系统具有便携、可重构的特点，适合用于各类建筑结构的健康监测。
【附图说明】
[0010]图1是NICompactR1嵌入式平台及各板卡示意图；
[0011]图2是本实用新型结构简图；
[0012]图3是本实用新型的工作状态图。
[0013]图中:1、NICompactR1嵌入式平台，2、NI 9219板卡，
[0014]3 ,NI 9235板卡，4 ,NI 9234板卡，5、PC机，6、信号调理器，
[0015]7、加速度传感器，8、电阻应变片，9、直流位移传感器，
[0016]10、热电偶，11、UPS电源。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，数据采集功能板卡为美国公司生产的NI9234,NI 9219和NI 9235等数据采集板卡，其中NI 9234板卡用于采集加速度信号，NI 9219用于采集位移和温度信号，NI9235用于采集应变信号。
[0018]将本系统所需板卡插入NICompact R1嵌入式平台I的插槽内。
[0019]所述的PC机是本监测系统的监测中心。其主要作用是人机交互界面的载体、数据的存储载体。
[0020]所述的辅助设备包括信号调理器、UPS电源等。信号调理器用于调理加速度信号，UPS电源用于NI Compact R1嵌入式平台供电。
[0021]如图2所示，将PC机与NI Compact R1嵌入式平台I通过以太网连接。将各类型传感器与NI Compact R1嵌入式平台I的各板卡连接，其中板卡2为NI 9219，接入直流位移传感器9和热电偶10，用于采集温度与位移信号。板卡3为NI 9235，接入电阻应变片，用于采集结构应变。板卡4为NI 9234，与信号调理器6输出端连接，将加速度传感器7接入信号调理器6接入端。UPS电源11用于NI Compact R1嵌入式平台I的供电，以保证系统的运行。以上构成监测系统的硬件平台。
[0022]采用NILabVIEW图形化编程语言编写，其中人机交互界面程序运行于PC机内，可进行监测参数设置、修改，监测数据、调取存取等操作，进行数据处理、分析以及监测预警的声光提醒。后台运行程序在PC机环境内编写，下载至CompactR1嵌入式平台独立运行，主要功能包括硬件驱动、数据处理与损伤识别。
[0023]对于监测系统的软件部分的实现，根据监测需求编写人机交互界面程序。后台运行程序则首先编译FPGA代码，将程序下载到FPGA底板中，用于驱动各数据采集板卡；其次，运行RT程序，将RT程序下载编译到实时控制器(Real-Time)上，建立FPGA底板与上位机连接的桥梁;最后，启动上位机程序。通过接收并在线处理各类数据采集卡上传的数据，实现测量测试任务。同时，也可进行相关的网络发布，进而实现远程控制。本领域熟练技术人员可根据现有技术方法对该系统进行控制实现上述功能。
[0024]如图3所示，将各传感器安装在被监测建筑结构的关键部位并运行监测系统，通过这些传感器获取结构的多种物理信号(如几何特征、应力、应变、位移、温度、加速度等)ο将传感器采集数据通过数据流形式传送至CompactR1嵌入式平台I，并进一步传递给PC机5。对采集到的数据进行处理与分析，提取损伤因子，按相应的损伤识别方法评估结构的健康状态。结构监测结果可由安装在PC机5上的人机交互界面程序显示，管理者也可以通过人机交互界面对监测参数进行修改，调取历史数据等。当结构处于异常状态时，人机交互界面能够及时发出声光报警信息。
[0025]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种用于建筑结构的健康监测系统，其特征是，包括嵌入式平台、数据采集功能板卡、电源、PC机，所述的数据采集功能板卡设置在嵌入式平台内，包括加速度信号采集板卡，位移和温度信号采集板卡以及应变信号采集板卡，所述的嵌入式平台的输入输出端与PC机的输入输出端相连接，所述的电源的输出端与嵌入式平台的输入端相连接，所述的数据采集功能板卡的输入端与相应的传感器输出端相连接，所述的传感器包括加速度传感器、电阻应变计、热电偶以及直流位移传感器。2.根据权利要求1所述的用于建筑结构的健康监测系统，其特征是:所述的PC机通过以太网连接与嵌入式平台相连接。3.根据权利要求1所述的用于建筑结构的健康监测系统，其特征是:所述的加速度传感器与加速度信号采集板卡之间设置有信号调理器。
【专利摘要】本实用新型的目的是提供一种用于建筑结构的健康监测系统。本实用新型所采用的技术解决方案包括嵌入式平台、数据采集功能板卡、电源、PC机，所述是数据采集功能板卡设置在嵌入式平台内，包括加速度信号采集板卡，位移和温度信号采集板卡以及应变信号采集板卡，所述的嵌入式平台的输入输出端与PC机的输入输出端相连接，所述的电源的输出端与嵌入式平台的输入端相连接，所述的数据采集功能板卡的输入端与相应的传感器输出端相连接，所述的传感器包括加速度传感器、电阻应变计、热电偶以及直流位移传感器。
【IPC分类】G01K7/02, G01B7/16, G01B7/02, G01P15/00
【公开号】CN205332998
【申请号】CN201620011494
【发明人】张莺
【申请人】辽宁水利职业学院
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月7日