一种适用于大型空间网架健康监测系统的制作方法

1.本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种适用于大型空间网架健康监测系统。


背景技术：

2.年来，随着我国国民经济的快速发展，新建筑体系和结构要求也逐渐增多，尤其我国对高速铁路和军民用机场的等大型公共设施的大量投入，具有整体性好、稳定性强、空间刚度大以及便于施工等优点的大跨度结构得到了蓬勃发展。但由于大型公共设施跨度大，安全性要求更高，对其施工和使用过程中的监测显得尤为重要。以往对大跨度结构的监测通常采用人工监测和现场排查的方法，由于该方法在结构工作状态监测过程中，存在效率低、响应慢以及危险区域难定位等缺点，同时大量监测人员的投入，也会大大增加工程的运维成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种适用于大型空间网架健康监测系统，该系统能够在保证大大减少监测人员的基础上，实现了在役空间网架体系工作状态实时监测和重点部位关键区域的损伤定位，提升大跨度结构监测的精准性和灵敏度，有效降低工程运维成本，更加全面反映监测结构的变形、损伤等状态，解决现有技术中的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所述：一种适用于大型空间网架健康监测系统，包括数据采集模块、数据处理模块、数据呈现模块。
5.数据采集模块包括若干传感器对大型空间网架结构进行监测，监测到的数据发送至数据处理模块；数据处理模块对数据进行处理分析后发送至数据呈现模块进行数据呈现。
6.作为一种优选技术方案，传感器包括两个安装块、一个线圈外壳,两个安装块与线圈外壳之间通过保护管连通,弦的两端分别位于两个安装块内，线圈外壳中，设有与弦相对设置的线圈，线圈连接电缆，其特征在于，保护管为伸缩管，弦的一端设置在一个安装块中，弦的另一端设置在另一安装块内的放弦机构上；放线机构包括线轮，弦的另一端单股沿着线轮轴线缠绕在线轮上；线轮通过线轮轴可转动设置在安装块内，线轮可相对线轮轴直线运动；放线机构还包括驱动结构，驱动结构与线轮连接，带动线轮转动且同时推动线轮直线运动，使得线轮转动与线轮直线运动同步。
7.作为一种优选技术方案，驱动结构包括齿轮传动组件和直线运动组件，旋转手柄通过齿轮传动组件与线轮连接，带动线轮转动；旋转手柄通过直线运动组件连接线轮，带动线轮直线运动。
8.作为一种优选技术方案，齿轮传动组件包括主动齿轮和与其啮合的从动齿轮，主动齿轮与旋转手柄连接，从动齿轮与线轮连接。
9.作为一种优选技术方案，直线运动组件包括螺杆、外部设有螺纹的螺母，螺母与线轮固定连接，螺母与螺杆啮合。
10.作为一种优选技术方案，保护管上设有刻度。
11.作为一种优选技术方案，旋转手柄对应的安装块外壁设有环形刻度，此环形刻度上标注了转动旋转把手度数对应的放弦量，旋转手柄上设有指示箭头。
12.作为一种优选技术方案，线轮轴上设有导向条，线轮内壁设有与导向条匹配的导向槽。
13.作为一种优选技术方案，旋转手柄与主动齿轮可拆卸连接。
附图说明
14.图1为本发明的模块图。
15.图2为振弦传感器的结构示意图。
16.图3为图2中a处的放大示意图。
17.其中，附图标记如下所示：1-安装块，2-保护管，3-线圈外壳，4-弦，5-线轮轴，6-导向条，7-线轮，8-主动齿轮，9-从动齿轮，10-螺母，11-螺杆。
具体实施方式
18.以下通过具体实施方案进一步描述本发明，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。
实施例
19.一种适用于大型空间网架健康监测系统，包括数据采集模块、数据处理模块、数据呈现模块。
20.数据采集模块即为传感器系统，包括若干传感器对大型空间网架结构进行监测，监测到的数据发送至数据处理模块。
21.数据处理模块，其首先根据有限元，采用穷举法，分析各种工况，确定各类特征荷载（风，雨，地震等）下的设备布置方案。再有计算结果，绘制每个监控点的响应包络线，确定其极限响应值，按照80%，50%，30%三个等级制定报警规则（一级报警，二级预警，三级预警）。采集端每采集一个数据，就和报警制度值进行对比，超过，报警；否则不报警。
22.数据呈现模块将数据呈现出来，从而使得工作人员可以对报警点位，根据相关荷载形式，结合现行规范、规程、手册等资料，提出应对措施（加固、替换、还是弃用）。
23.本实施例中，传感器系统采用的传感器为建筑领域用得较多的振弦传感器，但是，由于本系统应用在大型公共设施上，大型公共设施上有大量的检测点需要振弦传感器来检测。且除了位于平面的检测点外，大型公共设施上不可避免有很多位于非平面上的检测点，比如球面、波浪形面及其他不规则平面。这就使得需要多种型号的振弦传感器来匹配不同的检测点。
24.振弦传感器的作用机理是，以拉紧的金属弦作为敏感元件的谐振式传感器。当弦
的长度确定之后，其固有振动频率的变化量即可表征弦所受拉力的大小,通过相应的测量电路,就可得到与拉力成一定关系的电信号。振弦的固有振动频率f与拉力σ的关系为 ，式中l为振弦的长度，ρ为单位弦长的质量。
25.现有技术中，弦的长度是确定的，整个振弦传感器的长度是一定的。而大型空间网架上有大量的检测点需要振弦传感器来检测。且除了位于平面的检测点外，大型空间网架上不可避免有很多位于非平面上的检测点，比如球面、波浪形面及其他不规则平面。这就使得需要多种尺寸的振弦传感器来匹配不同的检测点，市面上若找不到匹配的振弦传感器，则需要进定制，较为麻烦，且无法根据实际现场情况进行灵活调整。
26.因此，本实施例中，对振弦传感器的结构进行设计。
27.振弦传感器，包括两个安装块1、一个线圈外壳3。两个安装块1与线圈外壳3之间通过保护管2连通。弦4的两端分别位于两个安装块1内。线圈外壳3中，设有与弦4相对设置的线圈，线圈连接电缆，将弦4的振动数据输出。
28.本实施例中，两个保护管2皆为伸缩管结构。使得传感器整体尺寸可调。而必然的，弦4的尺寸也是可变的。
29.本实施例中，弦4的尺寸变化，但是弦4所受拉力要恒定，这样才能保证长度变化，也能根据初厂拉力及公式，得到此振弦4传感器的固有振动频率，从而才能实现后续采集到的数据计算。本实施例保证弦4所受拉力恒大的思路是，在弦4两端被固定的基础上，保护管2得伸长量与弦4的伸长量相等，那么弦4所受拉力相同。为了解决这个技术问题，本实施例还有以下设计。
30.在保护管2上设有刻度，即施工人员可以明确得知，保护管2得伸长量。进一步的，弦4的一端固定在一个安装块1中，弦4的另一端设置在另一安装块1内的放弦机构上。
31.放弦机构包括线轮轴5、线轮7、主动齿轮8、从动齿轮9，线轮轴5可转动设置在安装块1中，线轮7套设在线轮轴5上，跟随线轮轴5转动。
32.线轮轴5上还设有从动齿轮9，从动齿轮9啮合连接主动齿轮8，主动齿轮8通过转轴可转动设置在安装块1内，且主动齿轮8的转轴可拆卸连接有旋转把手，旋转把手设置在安装块1外。旋转把手的旋转轴上设有指示箭头，安装块1外壁上与旋转轴同轴设有环形刻度，此环形刻度上标注了转动旋转把手度数，对应的放弦量。这样就放弦量也明确得知了，且由于采用齿轮传动结构，停止转动旋转把手时，通过齿轮锁死，相当于将弦4的此端就固定了。
33.那么只要每次放弦量与保护管2伸长量相同，那么就和初始状态所受拉力相同。
34.进一步的，由于采用了线轮7放弦，若线轮7上的弦4缠绕不在同一平面或者线轮7的出线位置发生变化，都会导致与安装块1外壁标注的放弦量有误差，从而导致所受拉力不准确，拉力有误差，因此，本实施例还有以下设计。
35.弦4单股同平面缠绕在线轮7上，放弦机构还包括螺杆11，线轮轴5上设有两个相对设置的导向条6。线轮7内壁设有与导向条6匹配的导向槽，从而使得线轮7跟随线轮轴5转动，并可相对线轮轴5的轴线直线运动。
36.安装块1内还固定设有与线轮轴5平行的螺杆11，线轮轴5上套设有外壁设有螺纹的螺母10，螺母10与线轮7固定连接。螺母10内壁也设有导向槽，或其内径能够对导向条6进行避让。
37.螺母10与螺杆11啮合。当旋转把手转动的时候，从动齿轮9带动线轮轴5转动，此时
线轮7放弦，同时，螺母10相对螺杆11转动，螺杆11对螺母10施加推动力，从而使得线轮7在直线上运动，以保证每次的放弦口都位于同一位置。
38.进一步的，在安装块1内固定设置有出弦4管，出弦4管对应放弦口，出弦4管设置在保护管2与线轮7之间，放弦时弦4经过出弦4管。
39.通过上述结构，便实现了弦4的伸缩变化及保护管2的伸缩变化，且在施工人员读数的前提下能保证弦4的拉力恒定。
40.本实施例中，旋转把手与主动齿轮8的转轴可拆卸连接，使得尺寸调节完毕，两个安装块1焊接在网架上时，将旋转把手拆除。可拆卸连接方式可以为主动齿轮8的转轴部分微微凸出安装块1外，转轴上设有方形插槽，旋转把手上设有方形插端，从而实现可拆卸连接。
41.值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。