一種用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于建筑技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，大型建筑結(jié)構(gòu)得以廣泛興建。這些大型建筑結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟生產(chǎn)和人們生活中占據(jù)著重要的地位，這就引起人們對于大型建筑工程安全性的關(guān)心和重視。當大型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷或遭遇突發(fā)性事故時，如果能夠及時做出判斷和報警，將有助于采取應急處理措施，有效防止損傷進一步發(fā)展，進而避免引發(fā)嚴重的工程事故，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全運營。在此背景下，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)應運而生，并逐漸成為土木工程學科發(fā)展的一個重要領(lǐng)域。
[0003]結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)主要由各種儀器組成，其可重構(gòu)性差，體型笨重，已經(jīng)不能適應現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的需求。虛擬儀器作為現(xiàn)代儀器發(fā)展的一個全新方向已越來越受到人們的關(guān)注。尤其是采用虛擬儀器作為硬件平臺的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)可以大大降低成本，故其成為構(gòu)建現(xiàn)代健康監(jiān)測系統(tǒng)的首選。美國NI公司生產(chǎn)的Compact R1平臺作為當今應用最為廣泛的虛擬儀器硬件平臺，為實現(xiàn)便捷、高效的建筑結(jié)構(gòu)多物理量健康監(jiān)測系統(tǒng)提供了有效途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)解決方案是一種用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括嵌入式平臺、數(shù)據(jù)采集功能板卡、電源、PC機，所述的數(shù)據(jù)采集功能板卡設(shè)置在嵌入式平臺內(nèi)，包括加速度信號采集板卡，位移和溫度信號采集板卡以及應變信號采集板卡，所述的嵌入式平臺的輸入輸出端與PC機的輸入輸出端相連接，所述的電源的輸出端與嵌入式平臺的輸入端相連接，所述的數(shù)據(jù)采集功能板卡的輸入端與相應的傳感器輸出端相連接，所述的傳感器包括加速度傳感器、電阻應變計、熱電偶以及直流位移傳感器。
[0006]所述的PC機通過以太網(wǎng)連接與嵌入式平臺相連接。
[0007]所述的加速度傳感器與加速度信號采集板卡之間設(shè)置有信號調(diào)理器。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果為:
[0009]本實用新型以傳統(tǒng)健康監(jiān)測技術(shù)和虛擬儀器概念為理論基礎(chǔ)，基于美國NI公司CompactR1嵌入式平臺以及相關(guān)板卡和傳感器形成一套以CompactR1嵌入式平臺為核心的便攜式結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)應變、位移、加速度、溫度等多物理量信號的同步采集與監(jiān)測。該系統(tǒng)具有便攜、可重構(gòu)的特點，適合用于各類建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測。
【附圖說明】
[0010]圖1是NICompactR1嵌入式平臺及各板卡示意圖；
[0011]圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)簡圖；
[0012]圖3是本實用新型的工作狀態(tài)圖。
[0013]圖中:1、NICompactR1嵌入式平臺，2、NI 9219板卡，
[0014]3 ,NI 9235板卡，4 ,NI 9234板卡，5、PC機，6、信號調(diào)理器，
[0015]7、加速度傳感器，8、電阻應變片，9、直流位移傳感器，
[0016]10、熱電偶，11、UPS電源。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，數(shù)據(jù)采集功能板卡為美國公司生產(chǎn)的NI9234,NI 9219和NI 9235等數(shù)據(jù)采集板卡，其中NI 9234板卡用于采集加速度信號，NI 9219用于采集位移和溫度信號，NI9235用于采集應變信號。
[0018]將本系統(tǒng)所需板卡插入NICompact R1嵌入式平臺I的插槽內(nèi)。
[0019]所述的PC機是本監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測中心。其主要作用是人機交互界面的載體、數(shù)據(jù)的存儲載體。
[0020]所述的輔助設(shè)備包括信號調(diào)理器、UPS電源等。信號調(diào)理器用于調(diào)理加速度信號，UPS電源用于NI Compact R1嵌入式平臺供電。
[0021]如圖2所示，將PC機與NI Compact R1嵌入式平臺I通過以太網(wǎng)連接。將各類型傳感器與NI Compact R1嵌入式平臺I的各板卡連接，其中板卡2為NI 9219，接入直流位移傳感器9和熱電偶10，用于采集溫度與位移信號。板卡3為NI 9235，接入電阻應變片，用于采集結(jié)構(gòu)應變。板卡4為NI 9234，與信號調(diào)理器6輸出端連接，將加速度傳感器7接入信號調(diào)理器6接入端。UPS電源11用于NI Compact R1嵌入式平臺I的供電，以保證系統(tǒng)的運行。以上構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)的硬件平臺。
[0022]采用NILabVIEW圖形化編程語言編寫，其中人機交互界面程序運行于PC機內(nèi)，可進行監(jiān)測參數(shù)設(shè)置、修改，監(jiān)測數(shù)據(jù)、調(diào)取存取等操作，進行數(shù)據(jù)處理、分析以及監(jiān)測預警的聲光提醒。后臺運行程序在PC機環(huán)境內(nèi)編寫，下載至CompactR1嵌入式平臺獨立運行，主要功能包括硬件驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理與損傷識別。
[0023]對于監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分的實現(xiàn)，根據(jù)監(jiān)測需求編寫人機交互界面程序。后臺運行程序則首先編譯FPGA代碼，將程序下載到FPGA底板中，用于驅(qū)動各數(shù)據(jù)采集板卡；其次，運行RT程序，將RT程序下載編譯到實時控制器(Real-Time)上，建立FPGA底板與上位機連接的橋梁;最后，啟動上位機程序。通過接收并在線處理各類數(shù)據(jù)采集卡上傳的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)測量測試任務(wù)。同時，也可進行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，進而實現(xiàn)遠程控制。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法對該系統(tǒng)進行控制實現(xiàn)上述功能。
[0024]如圖3所示，將各傳感器安裝在被監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位并運行監(jiān)測系統(tǒng)，通過這些傳感器獲取結(jié)構(gòu)的多種物理信號(如幾何特征、應力、應變、位移、溫度、加速度等)ο將傳感器采集數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)流形式傳送至CompactR1嵌入式平臺I，并進一步傳遞給PC機5。對采集到的數(shù)據(jù)進行處理與分析，提取損傷因子，按相應的損傷識別方法評估結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。結(jié)構(gòu)監(jiān)測結(jié)果可由安裝在PC機5上的人機交互界面程序顯示，管理者也可以通過人機交互界面對監(jiān)測參數(shù)進行修改，調(diào)取歷史數(shù)據(jù)等。當結(jié)構(gòu)處于異常狀態(tài)時，人機交互界面能夠及時發(fā)出聲光報警信息。
[0025]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項】
1.一種用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，包括嵌入式平臺、數(shù)據(jù)采集功能板卡、電源、PC機，所述的數(shù)據(jù)采集功能板卡設(shè)置在嵌入式平臺內(nèi)，包括加速度信號采集板卡，位移和溫度信號采集板卡以及應變信號采集板卡，所述的嵌入式平臺的輸入輸出端與PC機的輸入輸出端相連接，所述的電源的輸出端與嵌入式平臺的輸入端相連接，所述的數(shù)據(jù)采集功能板卡的輸入端與相應的傳感器輸出端相連接，所述的傳感器包括加速度傳感器、電阻應變計、熱電偶以及直流位移傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是:所述的PC機通過以太網(wǎng)連接與嵌入式平臺相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是:所述的加速度傳感器與加速度信號采集板卡之間設(shè)置有信號調(diào)理器。
【專利摘要】本實用新型的目的是提供一種用于建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)。本實用新型所采用的技術(shù)解決方案包括嵌入式平臺、數(shù)據(jù)采集功能板卡、電源、PC機，所述是數(shù)據(jù)采集功能板卡設(shè)置在嵌入式平臺內(nèi)，包括加速度信號采集板卡，位移和溫度信號采集板卡以及應變信號采集板卡，所述的嵌入式平臺的輸入輸出端與PC機的輸入輸出端相連接，所述的電源的輸出端與嵌入式平臺的輸入端相連接，所述的數(shù)據(jù)采集功能板卡的輸入端與相應的傳感器輸出端相連接，所述的傳感器包括加速度傳感器、電阻應變計、熱電偶以及直流位移傳感器。
【IPC分類】G01K7/02, G01B7/16, G01B7/02, G01P15/00
【公開號】CN205332998
【申請?zhí)枴緾N201620011494
【發(fā)明人】張鶯
【申請人】遼寧水利職業(yè)學院
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月7日