專利名稱：一種大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明為一種大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制技術(shù)，涉及建筑工程 技術(shù)、結(jié)構(gòu)測試技術(shù)和網(wǎng)絡通訊技術(shù)領域，具體指一種將結(jié)構(gòu)應力應變測試技術(shù)、結(jié)構(gòu)整體 傾斜變形和撓度變形監(jiān)測技術(shù)、結(jié)構(gòu)低頻振動測試技術(shù)和網(wǎng)絡通訊技術(shù)集成應用的一門專 業(yè)技術(shù)，應用于大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程的安全監(jiān)測。
背景技術(shù)：
當前，隨著國內(nèi)外建筑施工工藝不斷快速發(fā)展，一些施工項目為了加快施工進度， 縮短施工工期，經(jīng)常采用整體運輸，整體滑移，整體吊裝等新型施工技術(shù)手段。特別，在一些大型復雜結(jié)構(gòu)采用新型施工工藝過程中，因這些結(jié)構(gòu)的受力復雜，施 工工藝新穎，因此在施工過程中，如控制不當或出現(xiàn)特殊情況，就有可能導致意外事故發(fā) 生。因此，如何監(jiān)測和控制結(jié)構(gòu)的應力變化、整體傾斜變形、結(jié)構(gòu)撓度變形和水平度以及結(jié) 構(gòu)振動幅度、頻率等等就顯得尤為重要。采用何種技術(shù)手段來監(jiān)測并反饋控制結(jié)構(gòu)施工過 程中各個參數(shù)的變化情況就成了監(jiān)測和控制技術(shù)的一個新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺失，而提出的一種將結(jié)構(gòu)應力應變測 試技術(shù)、結(jié)構(gòu)整體傾斜變形和撓度變形監(jiān)測技術(shù)、結(jié)構(gòu)低頻振動測試技術(shù)和網(wǎng)絡通訊技術(shù) 集成應用。本發(fā)明的技術(shù)是一種在大型復雜結(jié)構(gòu)施工過程中(特別是一些采用新型施工工 藝，存在未知風險的工程施工中)采用的監(jiān)測控制技術(shù)，主要是將監(jiān)測大型復雜結(jié)構(gòu)施工 過程中各種參數(shù)變化的多種監(jiān)測傳感器通過各個分系統(tǒng)進行監(jiān)測信號采集，再通過無線網(wǎng) 絡傳輸系統(tǒng)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送至中央控制計算機系統(tǒng)進行實時顯示，并通過配套軟件對結(jié)構(gòu) 在該施工工況下的安全性進行分析，一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力、變形、振幅或振動頻率等參數(shù)有超 出安全范圍的預兆，可馬上反饋給施工是指揮系統(tǒng)對施工進程進行控制，從而達到確保施 工過程安全的功用。該成套控制技術(shù)主要包括多通道分布式應力應變監(jiān)測系統(tǒng)1，高聳結(jié)構(gòu)整體傾斜 變形監(jiān)測系統(tǒng)2，大跨度結(jié)構(gòu)撓度及水平度變形監(jiān)測系統(tǒng)3，建筑結(jié)構(gòu)低頻振動監(jiān)測系統(tǒng)4 以及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)5、無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)6和中央控制計算機系統(tǒng)7綜合集成。其連接 關(guān)系如附圖1所示，多通道分布式應力應變監(jiān)測系統(tǒng)、高聳結(jié)構(gòu)整體傾斜變形監(jiān)測系統(tǒng)、大 跨度結(jié)構(gòu)撓度及水平度變形監(jiān)測系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)低頻振動監(jiān)測系統(tǒng)為并列關(guān)系，在監(jiān)測時 各自監(jiān)測結(jié)構(gòu)施工過程中相關(guān)的參數(shù)，然后各個子系統(tǒng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳 輸系統(tǒng)傳輸至監(jiān)測控制中心的中央控制計算機系統(tǒng)，供監(jiān)測技術(shù)人員查看、分析。綜上所述，這種大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制技術(shù)，應用于大型 復雜結(jié)構(gòu)施工程中，能真正做到對結(jié)構(gòu)的應力變化、整體傾斜變形、結(jié)構(gòu)撓度變形和水平度 以及結(jié)構(gòu)振動幅度、頻率等重要參數(shù)進行監(jiān)測，并能很好地解決大型復雜結(jié)構(gòu)實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)通訊難題，通過無線網(wǎng)絡傳輸做到實時監(jiān)測，解決了施工現(xiàn)場監(jiān)測通訊線易被損壞的 難題，同時能實時將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給施工指揮系統(tǒng)進行施工進程的控制，并起到了良好的 預警作用。該技術(shù)填補了國內(nèi)大型復雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性監(jiān)測的空白。



框圖；所述的多通道分布式應力應變監(jiān)測系統(tǒng)1，對爐頂結(jié)構(gòu)及相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)400個監(jiān) 測點進行應力應變監(jiān)測，包括在每個監(jiān)測點上安裝應力應變監(jiān)測傳感器8，每四個距離最近 的應力應變監(jiān)測傳感器8與數(shù)據(jù)采集模塊9連接，數(shù)據(jù)采集模塊9的信號與一個A/D轉(zhuǎn)換 模塊10連接，全部A/D轉(zhuǎn)換模塊10輸出的信號通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)5，與應力應變監(jiān)測計算 機11以數(shù)據(jù)傳輸方式連接。對長X寬X高為22mX 22mX 60m的爐頂在標高46. 3m高空滑移過程進行整體傾 斜變形監(jiān)測的高聳結(jié)構(gòu)整體傾斜變形監(jiān)測系統(tǒng)2，其包括數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)5，激光發(fā)射器12， 激光投射點接收覘板13，攝像設備14，圖像采集卡15和傾斜變形監(jiān)測計算機16以數(shù)據(jù)傳 輸方式連接組成。對長約60m的高爐爐頂滑移桁架進行爐頂滑移過程的跨中撓度變形監(jiān)測和對爐 頂49. 7m平臺進行整體水平度監(jiān)測的大跨度結(jié)構(gòu)撓度及水平度變形監(jiān)測系統(tǒng)(3)，其包括 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)5，連通管系統(tǒng)17，液位傳感器18和撓度及水平度監(jiān)測計算機19以數(shù)據(jù)傳輸 方式連接組成；對高爐爐頂結(jié)構(gòu)在整個拆裝過程進行低頻振動監(jiān)測的建筑結(jié)構(gòu)低頻振動監(jiān)測系 統(tǒng)4，其包括數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)5，加速度傳感器20，信號過濾系統(tǒng)21和低頻振動監(jiān)測計算機22 以數(shù)據(jù)傳輸方式連接組成；所述的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)5，其主要包括四個監(jiān)測系統(tǒng)信號采集，經(jīng)轉(zhuǎn)化與各自監(jiān)測計 算機之間的傳輸和各監(jiān)測計算機到無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信號發(fā)射基站之間的傳輸連接；所述的無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)6，其包括無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信號發(fā)射基站和無線網(wǎng)絡 數(shù)據(jù)信號接收基站。實施的主要步驟為首先在高爐爐頂結(jié)構(gòu)相關(guān)需監(jiān)測的部位安裝監(jiān)測傳感器，上 述四個系統(tǒng)各自安裝好相關(guān)的監(jiān)測設備并進行必要的調(diào)試，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確可靠，并 各自將監(jiān)測采集來的相關(guān)信號通過485通訊線引入到設置在高爐爐頂結(jié)構(gòu)上的監(jiān)測控制 箱內(nèi)的各臺監(jiān)測計算機，然后將四個系統(tǒng)各自監(jiān)測的數(shù)據(jù)用485通訊線輸出到無線網(wǎng)絡數(shù) 據(jù)信號發(fā)射基站，通過無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信號的發(fā)射傳輸信號至地面固定位置的監(jiān)測控制中 心，監(jiān)測控制中心的中央控制計算機將通過接收基站接收到的數(shù)據(jù)進行實時顯示、處理、并 進行必要的數(shù)據(jù)圖形模擬，供監(jiān)測技術(shù)人員分析結(jié)構(gòu)的安全情況，一旦出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常 情況，監(jiān)測中心可以立即停止施工操作并通過專用通訊設備報告施工指揮人員，從而對整 個施工過程進行控制，防止施工過程由于結(jié)構(gòu)受力等情況引起的意外事故的發(fā)生。該大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制技術(shù)集成運用了結(jié)構(gòu)應力應變 監(jiān)測技術(shù)、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測以及結(jié)構(gòu)振動測試技術(shù)，并進行了極大程度的改進和創(chuàng)新，并引入 了數(shù)據(jù)通訊、無線網(wǎng)絡傳輸?shù)刃滦图夹g(shù)進行綜合運用，使監(jiān)測控制技術(shù)的發(fā)展上了一個新 的層次。大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制技術(shù)對該鋼廠一號高爐大修工程 爐頂整體拆裝施工過程的測試結(jié)果與高爐爐頂結(jié)構(gòu)及相關(guān)輔助結(jié)構(gòu)精確的理論分析結(jié)果 及變形監(jiān)測系統(tǒng)的測試結(jié)果良好吻合，說明該技術(shù)的成果穩(wěn)定、可靠。
權(quán)利要求
一種大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制系統(tǒng)，其特征是，包括多通道分布式應力應變監(jiān)測系統(tǒng)(1)，高聳結(jié)構(gòu)整體傾斜變形監(jiān)測系統(tǒng)(2)，大跨度結(jié)構(gòu)撓度及水平度變形監(jiān)測系統(tǒng)(3)，建筑結(jié)構(gòu)低頻振動監(jiān)測系統(tǒng)(4)，以及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)(5)、無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(6)和中央控制計算機系統(tǒng)(7)以數(shù)據(jù)傳輸方式連接組成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制系統(tǒng)，其特 征是，所述的多通道分布式應力應變監(jiān)測系統(tǒng)(1)，其包括在每個監(jiān)測點上安裝應力應變監(jiān) 測傳感器(8)，每四個距離最近的應力應變監(jiān)測傳感器(8)與數(shù)據(jù)采集模塊(9)連接，數(shù)據(jù) 采集模塊(9)的信號與一個A/D轉(zhuǎn)換模塊(10)連接，全部A/D轉(zhuǎn)換模塊(10)輸出的信號 通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)(5)，與應力應變監(jiān)測計算機(11)以數(shù)據(jù)傳輸方式連接；所述的高聳結(jié)構(gòu)整體傾斜變形監(jiān)測系統(tǒng)(2)，其包括數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)(5)，激光發(fā)射器 (12)，激光投射點接收覘板(13)，攝像設備(14)，圖像采集卡(15)和傾斜變形監(jiān)測計算機 (16)以數(shù)據(jù)傳輸方式連接組成；所述的大跨度結(jié)構(gòu)撓度及水平度變形監(jiān)測系統(tǒng)(3)，其包括數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)(5)，連通管 系統(tǒng)(17)，液位傳感器(18)和撓度及水平度監(jiān)測計算機(19)以數(shù)據(jù)傳輸方式連接組成； 所述的建筑結(jié)構(gòu)低頻振動監(jiān)測系統(tǒng)(4)，其包括數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)(5)，加速度傳感器 (20)，信號過濾系統(tǒng)(21)和低頻振動監(jiān)測計算機(22)以數(shù)據(jù)傳輸方式連接組成；所述的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)(5)，其主要包括四個監(jiān)測系統(tǒng)信號采集，經(jīng)轉(zhuǎn)化與各自監(jiān)測計算 機之間的傳輸和各監(jiān)測計算機到無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信號發(fā)射基站之間的傳輸連接；所述的無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(6)，其包括無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信號發(fā)射基站和無線網(wǎng)絡數(shù) 據(jù)信號接收基站。
全文摘要
本發(fā)明一種大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程安全監(jiān)測與成套控制系統(tǒng)，涉及建筑工程技術(shù)、結(jié)構(gòu)測試技術(shù)和網(wǎng)絡通訊技術(shù)領域，具體指一種將結(jié)構(gòu)應力應變測試技術(shù)、結(jié)構(gòu)整體傾斜變形和撓度變形監(jiān)測技術(shù)、結(jié)構(gòu)低頻振動測試技術(shù)和網(wǎng)絡通訊技術(shù)集成，應用于大型及復雜結(jié)構(gòu)施工過程的安全監(jiān)測，包括多通道分布式應力應變監(jiān)測系統(tǒng)1，高聳結(jié)構(gòu)整體傾斜變形監(jiān)測系統(tǒng)2，大跨度結(jié)構(gòu)撓度及水平度變形監(jiān)測系統(tǒng)3，建筑結(jié)構(gòu)低頻振動監(jiān)測系統(tǒng)4、以及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)5、無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)6和中央控制計算機系統(tǒng)7，以數(shù)據(jù)傳輸方式連接組成。實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應力變化、整體傾斜變形、結(jié)構(gòu)撓度變形和水平度及結(jié)構(gòu)振動幅度、頻率等參數(shù)，便于施工指揮、控制和調(diào)整施工進程。
文檔編號G05B19/048GK101957601SQ200910055139
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者包朝亮, 周仕仁, 張立華, 李樹彬, 李鵬, 王秋蓉, 鐘聲, 陳榮林 申請人:上海寶冶工程技術(shù)有限公司