一种智能型园林用护栏的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及护栏设计领域，具体涉及一种智能型园林用护栏。
【背景技术】
[0002] 在园林内，为了防止种植花卉或树木的区域被游人踏入，受到游人的破坏，常常在 花卉和树木周围设置有护栏，护栏外设有水泥砌成的坎。在沿海或者多风地区，设置于高楼 楼顶上的护栏经常受到风的影响。风振时域分析可以更全面地了解护栏的风振响应特性， 更直观地反应护栏的风致振动控制的有效性。在对护栏进行风振时域分析时，需要对护栏 的风速时程进行模拟。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提供一种可以快速模拟自身风速时程的智能型园林用护 栏。
[0004] 本发明的目的采用以下技术方案来实现：
[0005] -种智能型园林用护栏，包括由横栏和竖栏组成的护栏本体和安装在护栏本体的 风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0006] (1)结构参数监测模块，沿护栏高度方向将护栏划分多个间隔相同的测试层，围绕 护栏形心选择两个对角的位置同时安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为 一个风速时程的模拟点，且在每个测试层的正中位置处布设所述风速仪和温度传感器；
[0007] (2)平均风速计算模块，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向 风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0008]
[0009] 每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[0010]
[0011] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，P为当地平均气压，F为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0012] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系f
，其 中Το为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则
[0013] Τ 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0014]
[0015] T〈To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0016]
[0017] 其中，λ为根据护栏结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频率 截取上限值；
[0018] (4)风速时程计算模块，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置 处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0019] (5)风速模拟显示模块，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大 器的输入端与所述微信处理器连接。
[0020] 其中，所述频率截取上限值的范围为3hZ~5hZ。
[0021] 其中，所述标准温度值的设定范围为23°C~27°C。
[0022] 本发明的有益效果为：
[0023] 1、在由横栏和竖栏组成的护栏本体上安装了风速时程快速模拟装置，便于护栏风 速时程特征的及时获取；
[0024] 2、采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟数据的监测和采 集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷；
[0025] 3、所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进 行优化，减少了计算的工作量，提高了护栏的风速时程模拟的效率；
[0026] 4、在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修 正系数K，使得护栏的风速时程模拟更加精确。
【附图说明】
[0027] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得 其它的附图。
[0028] 图1是本发明的风速时程快速模拟装置各模块的连接示意图。
[0029] 附图标记：
[0030] 结构参数监测模块1、平均风速计算模块2、各模拟点的脉动风速时程计算模块3、 风速时程计算模块4、风速模拟显示模块5。
【具体实施方式】
[0031] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0032] 实施例一
[0033] 参见图1，本实施例的护栏包括由横栏和竖栏组成的护栏本体和安装在护栏本体 的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0034] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿护栏高度 方向将护栏划分多个间隔相同的测试层，围绕护栏形心选择两个对角的位置同时安装所述 数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层的 正中位置处布设所述风速仪和温度传感器；
[0035] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0036]
[0037] 每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[00381
[0039] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，F为当地平均气压，f为当地平均温度，当地平 均水汽压，Fb为标准状态下的风压系数；
[0040] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3,包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系f
，其 中Το为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则 [0041 ] Τ 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0042]
[0043] T〈Tn时，所沭脉动风谏功率谱的优化公式为：
[0044]
[0045] 其中，λ为根据护栏结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频率 截取上限值；
[0046] (4)风速时程计算模块4,包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位 置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0047] (5)风速模拟显示模块5,包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放 大器的输入端与所述微信处理器连接。
[0048] 本实施例的园林用护栏采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模 拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便 捷;在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K， 使得园林用护栏的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度To为27°C，设定截取频率上 限值为5hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到96.5%;基于谐波叠加法的 基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，可以快速地模 拟识别风速时程，模拟识别效率相对于现有技术提高了2.5%。
[0049] 实施例二
[0050] 参见图1，本实施例的护栏包括由横栏和竖栏组成的护栏本体和安装在护栏本体 的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0051] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿护栏高度 方向将护栏划分多个间隔相同的测试层，围绕护栏形心选择两个对角的位置同时安装所述 数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层的 正中位置处布设所述风速仪和温度传感器；
[0052] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0053]
[0054]每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[0055]
[0056] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，F为当地平均气压，f为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0057] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系1
|其 中Το为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则
[0058] Τ 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0059]
[0060] T〈TQ时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0061]
[0062]其中，λ为根据护栏结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频率 截取上限值；
[0063] (4)风速时程计算模块4,包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位 置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0064] (5)风速模拟显示模块5,包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放 大器的输入端与所述微信处理器连接。
[0065] 本实施例的园林用护栏采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模 拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便 捷;在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K， 使得园林用护栏的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度To为27°C，设定截取频率上 限值为3hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到95.7%;基于谐波叠加法的 基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，可以快速地模 拟识别风速时程，模拟识别效率相对于现有技术提高了 4%。
[0066] 实施例三
[0067] 参见图1，本实施例的护栏包括由横栏和竖栏组成的护栏本体和安装在护栏本体 的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：
[0068] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿护栏高度 方向将护栏划分多个间隔相同的测试层，围绕护栏形心选择两个对角的位置同时安装所述 数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层的 正中位置处布设所述风速仪和温度传感器；
[0069] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0070]
[0071]每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[0072] *·..，