一种结构荷载-响应变化的实时在线智能监测演示平台的制作方法_4

文档序号:8923480阅读:来源:国知局
置三根工程结构连接杆件11构成直角三角形连接单元,两个长方形连接单元两侧各设置直角三角形连接单元构成桁架结构的等腰梯形侧面,所述等腰梯形侧面由八个对角杆件节点板10和十三根工程结构连接杆件11构成,两个等腰梯形侧面的上边设置五根工程结构连接杆件11构成桁架结构的上表面,两个等腰梯形结构侧面的下边设置九根工程结构连接杆件11构成桁架结构的下表面,桁架结构下方两侧设置一对方形支架支撑;
[0066]所述桁架结构的等腰梯形侧面、桁架结构的上表面、桁架结构的下表面、工程结构连接杆件11、杆件节点板10、桁架结构重要部位截面图、桁架结构接头示意图均采用二次开发的AutoCAD软件绘制;
[0067]所述待测工程结构实体模型9使用机械加工标准软件Catia建立,模型呈现结构的细部且与实际加工尺寸对应,将模型保存成stl格式导入Labview开发平台进行显示与查看。
[0068]实施例3:
[0069]如图所示,传感器系统4由:振弦式应变计12,传感器安装块14,传感器线圈15构成;振弦式应变计12采用不锈钢制造的振弦式应变计传感器,精度与灵敏度误差低于0.12%。、防水性能和耐腐蚀性符合国家相关标准GB/T的要求,适应各种工程结构在重力、风、寒、暑外界条件下,四季长期监测结构的应变与温度变化;
[0070]数据采集与处理系统8由:数据采集设备如数据采集仪7、数据采集与处理系统软件构成;
[0071 ] 数据线3采用RS232转USB数据线;
[0072]通信系统I采用计算机设备2。
[0073]实施例4:
[0074]如图所示,工程结构连接杆件11上设置至少一对传感器安装块14,传感器安装块14之间设置振弦式应变计,振弦式应变计中部设置传感器线圈;
[0075]所述的传感器安装块14根据振弦式应变计12传感器两端之间的长度,与所需要测量工程结构连接杆件11的位置,焊接在相应的工程结构连接杆件11上,通过传感器安装块14将振弦式应变计12定位,之后使用传感器线圈15将振弦式应变计12与通信电缆13固定连接在一起;通信电缆13由专用四芯屏蔽电缆将应变频率信号和温度电阻信号传输到数据采集与处理系统8,使传输出的频率信号距离匹配通信电缆13的长度。
[0076]实施例5:
[0077]如图所示,所述的数据采集仪7至少为8通道,可实现至少8个传感器接线端子5应变与温度数据的同步采集和实时传输,本发明预设的待测工程结构的荷载-响应结构,即健康监测演示平台使用其中至少4个通道,可根据待测工程结构的荷载-响应结构需要随机更改或者添加测量的通道数量。
[0078]实施例6:
[0079]如图所示,所述的结构荷载-响应变化监测开发软件系统即根据待测工程结构的荷载-响应结构,由荷载-响应变化监测演示平台开发的结构荷载-响应变化监测软件,与数据采集仪7通过通道串口 6进行通信,实时监测待测工程结构的荷载-响应结构相应位置的应力与温度,以列表与曲线图形两种方式对采集数据进行显示,并通过至少一种办公文本文件组件格式对采集数据进行导出管理;
[0080]通过编程开发的结构荷载-响应变化监测软件将三维模型进行集成,可在采集数据过程进行中实时查看三维模型,通过内置选项卡实现对三维模型的坐标轴和模型本身进行旋转、放大的编辑操作,也可根据对坐标轴颜色、模型颜色和背景颜色进行改变,例如,桁架结构下方的工程结构连接杆件11和杆件节点板10经监测符合标准要求,可设置为绿色,上表面的工程结构连接杆件11经监测符合标准要求,可设置为蓝色,上表面的杆件节点板10经监测符合标准要求,可设置为粉红色,桁架结构各部位的监测结果如果与设定标准不相符,则为其它颜色;通过内嵌的智能算法对待测工程结构实体模型9中没有布置振弦式应变计12传感器的工程结构连接杆件11,实时监测并显示应力值和节点的位移值,通过三维云图把握待测工程结构的荷载-响应结构的实时状态变化,随时查看历史数据比较,进行使用、记录、分析并管控。
[0081]实施例7:
[0082]如图所示,一种结构荷载-响应变化的实时在线智能监测演示平台及其应用,具体的工艺方法依次如下:
[0083]步骤1、使用AutoCAD软件查看已经有的结构平面模型,或者根据需要自制模型的AutoCAD平面图纸,对软件的尺寸以及结构细部进行详细查看并设定,了解模型的细节,假设为工程钢桁架结构。
[0084]步骤2、使用Catia软件查看结构的立体三维模型,或者根据需要自制模型的Catia立体三维模型,将模型文件保存为stl格式,移至程序主目录下的“CADModels”文件夹中,即可对模型进行三维显示,参见图1所示。
[0085]步骤3、按照给出AutoCAD平面图纸的标准要求,进行加工,制作相应的40根钢杆、16个钢节点板与方形支撑钢架,按照AutoCAD平面图纸要求采用螺栓连接固定紧,将40根钢杆和16个节点板连接成桁架结构,之后使整个结构由两侧的方形钢支架支撑立于地面之上。
[0086]步骤4、在结构组集架立完成之后,采用焊接安装块的方式,根据传感器的长度与所需要测量杆件的位置在合适的位置将传感器安装块焊接在相应杆件的位置上。由于传感器体不能通过焊接电流,否则将造成传感器的损坏;所以,传感器的安装工作应在焊接工作进行完成后进行。安装块是成对安装的,其中带有锥尖形状固定螺钉17,焊接时表面应清理干净,并避免过热,否则会影响仪器的拆装。当焊接工作完成后,需要对安装块降温并去除里面焊渣,很重要的是需要检查两端块是否同心,之后将传感器穿入安装块的孔中,注意不要对传感器两端进行扭转或者拉压,否则会影响传感器精度;完成传感器安装后套上线圈并固定卡箍。将线圈卡在传感器中部,将卡箍套在线圈上并拧紧,操作需要先将传感器有槽的一端用螺钉固定,通过调节另一端螺钉,使传感器达到预期的初始读数,最后将螺丝拧紧固定,具体的传感器连接方式参见图2 ;振弦式传感器通常安装在结构上用于测量结构的应变,仪器与待测钢结构的温度膨胀系数相同,所以很少需要温度修正;当工程对精度要求较高时,通过传感器内置的温度传感器可同时监测安装位置的温度,演示平台同样会将每个时刻的温度实时显示。
[0087]步骤5、将通信电缆接入采集箱,采集箱中有8组端子即8个通道,每组端子配有5个芯,此发明中的结构健康监测演示平台使用的是振弦式传感器,所以需要按照振弦式传感器的方式进行通信电缆和每组端子的连接,振弦式传感器信号接入通道接线方式参见图3所示。在正常的连接状态下,振弦式传感器的黑与红可互换、绿与白可互换;当仅需要振弦温度计时,仅连接绿白即可。
[0088]步骤6、将RS232转USB数据线连接电脑和采集箱,通过RS232转USB数据线实现电脑与串口设备之间的连接并传输它们之间的信号,实现采集到的数据能够实时通过USB端口传输至计算机;当连接成功后,需要在计算机设备上调用“串口调试助手”检查串口状态,测试是否连接正常,发送简单命令,监测是否有返回值与返回值是否正常。
[0089]步骤7、计算机设备需安装windows7以上版本的操作系统,在完成计算机硬件设备连接后,需要下载或通过拷贝等方法,将相应驱动安装到计算机设备上,其中包括Labview2011以上版本,Visa模块和NT-DAQmx模块。
[0090]步骤8、打开计算机中的结构荷载-响应变化监测平台软件,对每个通道的基本参数进行设置:设备号码、通道号码、采集频率、材料系数、初始值以及警戒值;同时使用Labview开发平台软件,将数据采集部分通过调用串口模块,促使生产者与消费者循环开发,结构荷载-响应变化监测平台软件设有内置数据库,将数据实时保存起来,待程序调用以及后续导出使用;实时监测结构相应位置的荷载-响应变化及温度,并通过计算机设备由对应的窗口,将数据直观呈现出
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