专利名称：一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢结构网架的健康监测技术领域，具体是一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统。
背景技术：
钢结构网架在我国得到了广泛地应用，而且在建筑规模上也也有较大的发展。2008年奥运会主要场馆鸟巢和水立方都是现代钢结构网架的杰出作品。在社会中已有大量钢结构网架被用于建造体育场馆、火车站以及路边分布众多的加油站。钢结构网架具有工业化程度高、自重轻、稳定性高、外形美观等特点。然而由于网架处于户外环境中，长期使用易发生腐蚀，还可能遇到突发载荷，网架坍塌事故时有发生。当前网架健康监测还多是通过人工定期进行检测及数据分析来实现。通过人工方式对网架进行健康监测存在以下几个问题:1.由于网架结构比较复杂，人工检测存在工作量大，工作环境恶劣，以致网架的健康监测难以实施；2.当前对检测数据的分析软件，不能够通过直观的方式表达网架的健康状况，加大了健康监测的专业性和难度，要求工作人员具备更加专业的知识和更强的劳动量；3.通过人工的方式不能得到网架的实时健康信息，无法确定突发载荷对网架的实际影响。
发明内容为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，能够通过获取网架本身及周围环境的相关参数，分析得到网架本身的损伤情况以及各杆件的受力情况，对网架健康状况进行评估，发现危险后激活网架中的报警系统，通知网架下人员撤离并以短信的形式告知相关工作人员。本实用新型是以如下技术方案实现的:一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，其特征在于:包括由网架自身参数采集传感器和环境参数采集传感器构成的数据采集层，与数据采集层连接将数据采集层采集到的信息进行统一编码的数据预处理系统；与数据预处理系统连接对数据预处理系统发送的数据进行综合处理的数据处理中心，与数据处理中心连接用于将网架健康状况直观显示在三维模型之上的三维虚拟现实系统，三维虚拟现实系统将形成的网架健康状况的三维模型上传到网络服务器，通过客户端查看网架的健康状况；网络服务器和客户端构成监测终端；在网架中安装有与数据处理中心连接的报警系统。其进一步是:所述的网架自身参数采集传感器包括应变传感器、加速度传感器和挠度传感器；所述的环境参数采集传感器包括雨量传感器、雪量传感器、风速传感器和温度传感器；上述传感器对应的安装在钢结构网架上。本实用新型的有益效果是:通过传感器获取网架本身及周围环境的相关参数。通过数据处理中心中的网架健康分析系统分析得到网架本身的损伤情况以及各杆件的受力情况并对网架健康状况进行评估，发现危险后激活网架中的报警系统，通知网架下人员撤离并以短信的形式告知相关工作人员。通过三维虚拟现实系统将网架损伤情况以及杆件受力情况直观的反映在网架的三维模型中，将网架健康监测情况上传到网络服务器，通过访问网络服务器中的信息，所有相关人员都可以通过网络客户端随时随地了解网架的健康状况，便于及时发现隐患并与相关人员协商处理方法。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型系统原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，包括由网架自身参数采集传感器和环境参数采集传感器构成的数据采集层，与数据采集层连接将数据采集层采集到的信息进行统一编码的数据预处理系统；与数据预处理系统连接对数据预处理系统发送的数据进行综合处理的数据处理中心，安装在网架中与数据处理中心连接的报警系统。当网架存在安全隐患时，数据处理中心以短信的形式通知相关工作人员，并调动网架中的报警系统通知网架下人员撤离。其中，网架自身参数采集传感器包括应变传感器、加速度传感器和挠度传感器。环境参数采集传感器包括雨量传感器、雪量传感器、风速传感器和温度传感器；上述传感器对应的安装在钢结构网架上。传感器不仅采集网架本身的参数，还采集相关的环境参数。通过理论计算，给出传感器最佳布置位置。由于网架结构复杂，而且传感器的数量较多，传统有线传感器的布线非常困难有时是不能实现的。本实用新型中的所述的各种传感器采用无线传感器。工作原理:信号预处理系统将不同传感器采集到的信息进行统一编码，并通过互联网将信息传输给数据处理中心。数据处理中心通过模态分析方法得到网架损伤情况，通过有限元分析方法得到网架的受力情况，并结合环境因素综合分析网架的健康状况。对其安全性和适应性进行综合评估，查找安全隐患。当网架存在安全隐患时，以短信的形式通知相关工作人员，并调动网架中的报警系统通知网架下人员撤离。三维虚拟现实系统根据数据分析得到的网架健康状况，在网架的三维模型中直观的反映出来。将网架的受损情况以块状以不同色彩的透明块状显示，杆件的应力情况以杆件颜色深浅来反映。当应力较大杆件出现在受损严重部位时，即说明该部位需要进行加固或更换新杆件。并将不同环境参数以不同背景色的方式显示在三维模型中，并根据颜色的深浅表示环境的恶劣程度。将网架三维虚拟健康状况上传到网络服务器。计算机和智能手机等都可以通过客户端访问服务器，随时随地了解网架的健康状况。并且有助于不同地点的相关工作人员远程协商，更好地处理网架存在的健康问题。当网架存在安全隐患时，以短信的形式通知相关工作人员，并调动网架中的报警系统通知网架下人员撤离。具体工作流程如下:1、安装传感器。通过模态计算，以最优配置在网架上安装相应的传感器，包括应变传感器、挠度传感器和加速度传感器以及雨量传感器、雪量传感器、风速传感器和温度传感器。2、通过三维建模软件，建立钢结构网架的三维模型，并在模型中标记传感器的类型和安装位置。3、信号预处理系统，将传感器采集到的各种信号转换为数字信号，并通过互联网将这些数据传输到数据处理中心。4、数据处理中心。根据网架个部位的频率和振型变化，通过模态分析得到网架各部位的损伤情况。5、数据处理中心中的网架健康评估系统。将网架的损伤情况与网架杆件的受力情况以及网架所处的环境综合分析网架的健康状况，发现危险后启动报警系统。6、报警系统。在网架上安装警报器，能够接受健康评估系统的指令，在网架处于危险状态时，可以通知网架下人员及时撤离。报警系统还能够通过短信通知相关工作人员网架存在的明显隐患。7、三维虚拟现实系统。能够将网架当前的健康状况，虚拟显示在网架三维模型中，是工作人员可以直观的了解网架存在的健康问题。8、网络服务器。能够将反映网架健康状况的三维模型上传到网络服务器，为网络设备提供实时访问。工作人员可以通过联网的计算机或智能手机了解网架当前的健康状况，并可与相关人员远程协商处理隐患的方案。
权利要求1.一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，其特征在于:包括由网架自身参数采集传感器和环境参数采集传感器构成的数据采集层，与数据采集层连接将数据采集层采集到的信息进行统一编码的数据预处理系统；与数据预处理系统连接对数据预处理系统发送的数据进行综合处理的数据处理中心，与数据处理中心连接用于将网架健康状况直观显示在三维模型之上的三维虚拟现实系统，三维虚拟现实系统将形成的网架健康状况的三维模型上传到网络服务器，通过客户端查看网架的健康状况；网络服务器和客户端构成监测终端；在网架中安装有与数据处理中心连接的报警系统。
2.根据权利要求1所述的一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，其特征在于:所述的网架自身参数采集传感器包括应变传感器、加速度传感器和挠度传感器；所述的环境参数采集传感器包括雨量传感器、雪量传感器、风速传感器和温度传感器；上述传感器对应的安装在钢结构网架上。
3.根据权利要求2所述的一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，其特征在于:所述的各种传感器采用无线传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测系统，涉及钢结构网架的健康监测技术领域。该系统由网架自身参数采集传感器和环境参数采集传感器构成的数据采集层，与数据采集层连接将信息进行统一编码的数据预处理系统；与数据预处理系统连接预处理数据进行综合处理的数据处理中心，与数据处理中心连接用于将网架健康状况直观显示在三维模型之上的三维虚拟现实系统，三维虚拟现实系统将形成的网架健康状况的三维模型上传到网络服务器，通过客户端查看网架的健康状况；网络服务器和客户端构成监测终端；在网架中安装有报警系统。优点将网架损伤情况以及杆件受力情况直观的反映在网架的三维模型中，便于及时发现隐患处理。
文档编号G08C17/02GK202979029SQ201220663528
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者王勇, 谢东, 徐觉慧, 王浩, 殷惠光, 刘红玲, 李雁, 李长青, 王宁 申请人:徐州市产品质量监督检验中心