一种定向夹持缠绕式建筑材料测量系统及方法与流程

1.本发明涉及测量、控制技术领域，且更确切地涉及一种定向夹持缠绕式建筑材料测量系统及方法。


背景技术：

2.缠绕式提升是指使用钢丝绳一端固定并缠绕在提升机卷筒上，另一端悬挂提升容器，利用卷筒不同转向，实现建筑材料升降的提升方式。定向夹持缠绕式建筑材料在建材应用中利用钢丝绳在卷筒上的缠绕和放出，实现建筑材料升降的机械。在一种实施例应用中，通过将钢丝绳一端固定并缠绕在提升卷筒上，另一端绕过天轮悬挂提升容器，利用卷筒正、反方向转动缠绕或放出钢丝绳，实现提升建筑材料的升、降运动。
3.目前人们对定向夹持缠绕式建筑材料的刚度、硬度、抗疲劳度、拉伸度都提出了更高的要求，如何实现这些参数数据信息的测量就成为亟待解决的问题，常规技术在测量时，通常采用检测仪器进行测量，这些方法通常是一种参数采用一种测量仪器，当出现多种参数时，无法从整体上快速进行衡量，导致定向夹持缠绕式建筑材料测量能力下降，降低了工程应用中的效率。


技术实现要素：

4.针对上述技术的不足，本发明公开一种定向夹持缠绕式建筑材料测量系统及方法，通过定向夹持缠绕式建筑材料检测装置评估定向夹持缠绕式建筑材料质量，通过大数据算法模型提高材料的应用性能。
5.为了实现上述技术效果，本发明采用以下技术方案：一种定向夹持缠绕式建筑材料测量系统及方法，其中包括：测量模块，用于测量定向夹持缠绕式建筑材料温度、刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度；包括参考电压发生器、温度测量发生器、电压转换调节器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、数模转换电路和计算机处理单元，其中所述参考电压发生器的输入端与第一放大电路和第二放大电路连接，所述温度测量发生器的输出端与电压转换调节器的输入端连接，所述电压转换调节器的输出端与第三放大器电路的输入端连接，所述第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端与计算处理单元连接，所述计算处理单元的输出端与计算机系统的输入端连接；定向夹持缠绕式建筑材料检测装置，用于评估测量模块检测定向夹持缠绕式建筑材料的状况；可变模式分解学习算法模型，用于测量建筑材料性能参数信息，并提出相似度函数构建匹配模式，将分解的建筑材料性能参数数据函数合理分配与处理，得到最佳测量性能对比结果；
计算机系统，用于接收测量模块输出的数据信息；其中可变模式分解学习算法模型与计算处理单元连接，所述定向夹持缠绕式建筑材料检测装置与参考电压发生器和温度测量发生器连接。
6.在具体实施例中，当测量刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度时，将温度测量发生器等诸多测量部件转换为刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度测量模块，能够输出刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度的数据信息，本实施例仅仅实施例实施例，主要是本技术的思路和方法，并不局限于温度、刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度等某个项目的测量。
7.作为本发明进一步的技术方案，第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路分别为第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3放大电路。
8.通过设置第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路，能够将检测到的刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度数据信息放大，在具体应用中，还要将输入的模块信号转换为数字信号，以提高数据分析的能力。
9.作为本发明进一步的技术方案，温度测量发生器包括与温度系数成正比的电流源i0和串联到电流源并接地的电阻器r1，电流源i0和电阻器r1被配置为生成电压值信号，然后将生成的电压值信号输出到电压转换调节器电路；温度测量发生器还包括并联连接的第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3；所述第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3构成源极跟随器；第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的漏极分别耦合到流源i0，源端分别耦合到电压输出端v
p
，以输出随温度系数线性变化的电压值信号；第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的栅极分别通过第一开关s1和第二开关s2耦合到第一n型mos晶体管m1的栅极；第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3分别耦合到第一电流源i1、第二电流源i2和第三电流源i3的输入端；第一电流源i1的输出端接地，第二电流源i2和第三电流源i3的输出端分别通过第三开关s3和第四开关s4接地；通过设置第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的截止频率，计算第一电流源i1到第二电流源i2第三电流源i3的输出信号频率，通过设置第一开关s
l
、第二开关s2的通断状态、第三开关s3和第四开关s4的通断频率，以控制流经第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的总电流值，进而控制电压输出端vp的电压值；通过设置第一电流源i1与第二电流源i2与第三电流源i的通断频率；设置第三个开关s3和第四个开关s4的接通或者断开状态；作为本发明进一步的技术方案，可变模式分解学习算法模型包括数据输入模块、数据处理模块和数据输出模块，其中所述数据输入模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与数据输出模块的输入端连接。
10.作为本发明进一步的技术方案，包括步骤一：通过测量模块设计基准电压发生器电路，将基准电压发生器电路的输入/
输出端连接至外部的定向夹持缠绕式建筑材料检测装置，定向夹持缠绕式建筑材料检测装置输出端连接至第一放大器电路和第二放大器电路；信号输出至第一放大器电路，则生成第一带隙参考电压信号，第一带隙参考电压信号记作为参考电压值上限；信号输出至第一放大器电路以及第二放大器电路的第二带隙参考电压信号，记作为较低参考电压值限值；在本步骤中，第一带隙首选电压信号和第二带隙参考电压信号不随温度变化，参考电压发生器电路将所生成的两条参考电压路径同时输入到定向夹持缠绕式建筑材料检测装置中；在本步骤中，外部检测装置检测并校准参考电压的两条路径参考电压上限和参考电压下限的校准可由内部或外部连接到参考电压发生器电路的校准电路执行；步骤二：电压转换调节器电路连接到定向夹持缠绕式建筑材料检测装置的输入端和温度测量发生器电路，定向夹持缠绕式建筑材料检测装置和温度测量发生器电路被配置为在接收到从定向夹持缠绕式建筑材料检测装置输入的电压转换调节指示信号时，将温度测量值转换到放大器电路；步骤三：定向夹持缠绕式建筑材料测量系统测量模块中包括三个放大器电路，在本步骤中，第一放大器电路和第二放大器电路配置为分别调整参考电压上限和参考电压下限，然后将参考电压上限和参考电压下限输出到模数转换器电路，第三放大器电路的连接方式使晶粒放大系数在0-5范围内调整，并且被配置为放大温度测量电压值，将温度测量电压值调整为在参考电压值上限和参考电压值下限之间，并将该温度测量电压值输出到模数转换器电路；在本步骤中，模数转换器电路被配置为将参考电压上限和参考电压下限转换为数字信号，并将参考电压上限和参考电压下限之间的温度测量电压值转换为数字信号，数字信号为指示温度；步骤四：输出的材料测量温度参数数字信号通过计算单元进行处理；在本步骤中，采用可变模式分解学习算法通过分解定向夹持缠绕式建筑材料检测装置测量的建筑材料性能参数信息，并提出相似度函数构建匹配模式，将分解的建筑材料性能参数数据函数合理分配与处理，将得到测量性能对比结果输出至计算机系统中。
11.作为本发明进一步的技术方案，可变模式分解学习算法步骤为：步骤1：将所有的建筑材料性能参数记为数据样本，构建数据样本集用代数式表述为：（1）公式（1）中，表示建筑材料性能参数数据样本集；表示检测样本点的规律化分布；表示单个建筑材料性能参数数据函数；表示拉格朗日常数；表示测量过程消耗时间。
12.通过步骤1能够将建筑材料性能参数数据样本信息转换为微观数据信息，并将构
建建筑材料性能参数数据函数，以转换为拉格朗日函数方程，进而提高数据信息的计算能力。
13.步骤2：根据检测装置在测量状态中的可变性，将公式（1）约束条件转化为可变的无约束状态，可表示如下：（2）公式（2）中，表示可变的建筑材料性能参数；表示变化幅度；表示建筑材料性能参数与规定标准值的相似函数；通过步骤2能将建筑材料数据信息的约束条件转化为可变的无约束状态，将可变的建筑材料性能参数转换为变化幅度，以提高建筑材料性能参数与规定标准值之间的近似计算，通过将建筑材料数据信息的温度、刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度等某参数转换为函数表达，计算时，充分考虑了材料的变化幅度，以提高建筑材料材质的评估与计算。
14.步骤3：将可变类型的建筑材料性能参数数据样本进行分解，将存在联系的数据打乱重组，分解的单个建筑材料性能参数数据函数为：（3）公式（3）中，表示建筑材料性能参数与规定标准值的相似度，表示标准分解数学模型，表示检测装置普遍存在的相似矩阵；通过步骤3，将可变类型的建筑材料性能参数数据样本进行分解，能够将反应材料状况的温度、刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度等数据信息微观化表达，进而提高建筑材料性能参数数据样本数据信息能力，以挖掘深层数据含义。
15.步骤4：根据分解的建筑材料性能参数数据函数，将分解之后具有单独特点的建筑材料性能参数数据样本进行相似度筛选，由此得到最佳相似度表达式为：（4）公式（4）中，表示最佳相似度；表示建筑材料性能参数数据样本总数；表示序数；表示相似度公式参数。通过可变模式分解学习算法建立的匹配模式将分解的建筑材料性能参数数据函数合理分配与处理，得到最佳测量参数并对其实际应用进行验证，其验证算法表述为：（5）公式(5)中，表示最佳测量参数实际应用标准，在具体实施例中对其会有定量阈值，通过对比结果得出定向夹持缠绕式建筑材料当前性能优劣。
16.本发明有益的积极效果在于：
区别于常规技术，本技术能够实现建筑材料性能参数检测，通过检测不同数据信息的变化规律，能够提炼出检测样本点的规律化分布，进而输出单个建筑材料性能参数数据函数；通过设置拉格朗日常数，测量过程消耗时间，计算出可变建筑材料性能参数；通过表示材料性能变化幅度；能够实现建筑材料性能参数与规定标准值的相似函数计算，进而分解出单个建筑材料性能参数数据，提高了建筑材料性能参数数据样本性能优劣计算。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：图1为本发明一种定向夹持缠绕式建筑材料测量系统及方法的整体结构图；图2为本发明中温度测量发生器电路图。
具体实施方式
18.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
19.实施例（1）系统如图1和图2所示，一种定向夹持缠绕式建筑材料测量系统及方法，包括：测量模块，用于测量定向夹持缠绕式建筑材料温度、刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度，包括参考电压发生器、温度测量发生器、电压转换调节器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、数模转换电路和计算机处理单元，其中所述参考电压发生器的输入端与第一放大电路和第二放大电路连接，所述温度测量发生器的输出端与电压转换调节器的输入端连接，所述电压转换调节器的输出端与第三放大器电路的输入端连接，所述第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路的输出端与数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端与计算处理单元连接，所述计算处理单元的输出端与计算机系统的输入端连接；定向夹持缠绕式建筑材料检测装置，用于评估测量模块检测定向夹持缠绕式建筑材料的状况；可变模式分解学习算法模型，用于测量建筑材料性能参数信息，并提出相似度函数构建匹配模式，将分解的建筑材料性能参数数据函数合理分配与处理，得到最佳测量性能对比结果；计算机系统，用于接收测量模块输出的数据信息；其中可变模式分解学习算法模型与计算处理单元连接，所述定向夹持缠绕式建筑材料检测装置与参考电压发生器和温度测量发生器连接。
20.在上述实施例中，第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路分别为第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3放大电路。
21.在上述实施例中，温度测量发生器包括与温度系数成正比的电流源i0和串联到电
流源并接地的电阻器r1，电流源i0和电阻器r1被配置为生成电压值信号，然后将生成的电压值信号输出到电压转换调节器电路；温度测量发生器还包括并联连接的第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3；所述第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3构成源极跟随器；第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的漏极分别耦合到流源i0，源端分别耦合到电压输出端v
p
，以输出随温度系数线性变化的电压值信号；第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的栅极分别通过第一开关s1和第二开关s2耦合到第一n型mos晶体管m1的栅极；第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3分别耦合到第一电流源i1、第二电流源i2和第三电流源i3的输入端；第一电流源i1的输出端接地，第二电流源i2和第三电流源i3的输出端分别通过第三开关s3和第四开关s4接地；通过设置第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的截止频率，计算第一电流源i1到第二电流源i2第三电流源i3的输出信号频率，通过设置第一开关s
l
、第二开关s2的通断状态、第三开关s3和第四开关s4的通断频率，以控制流经第一n型mos晶体管m1、第二n型mos晶体管m2和第三n型mos晶体管m3的总电流值，进而控制电压输出端vp的电压值；通过设置第一电流源i1与第二电流源i2与第三电流源i的通断频率；设置第三个开关s3和第四个开关s4的接通或者断开状态；在上述实施例中，可变模式分解学习算法模型包括数据输入模块、数据处理模块和数据输出模块，其中所述数据输入模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与数据输出模块的输入端连接。
22.通过上述实施例，四种不同状态将当前值设置为1、2、3和4；n型mos晶体管的四种状态和电流值的四种状态相结合，以控制电压输出端v的电压值；从而输出测量温度转换的电压值；在上述实施例中，通过测量模块能够实现定向夹持缠绕式建筑材料各种参数数据信息，并通过评估检测定向夹持缠绕式建筑材料的状况，以实现对材料的使用功能要求不同测试需求，比如建筑材料的基本参数密度、表观密度、堆积密度孔隙率等。通过可变模式分解学习算法模型实现建筑材料性能参数的处理和计算，通过计算机系统实现所测量数据信息的接收，以进行观察或者综合溯源。
23.实施例（2）方法一种定向夹持缠绕式建筑材料测量方法，包括步骤一：通过测量模块设计基准电压发生器电路，将基准电压发生器电路的输入/输出端连接至外部的定向夹持缠绕式建筑材料检测装置，定向夹持缠绕式建筑材料检测装置输出端连接至第一放大器电路和第二放大器电路；信号输出至第一放大器电路，则生成第一带隙参考电压信号，第一带隙参考电压信号记作为参考电压值上限；信号输出至第一放大器电路以及第二放大器电路的第二带隙参考电压信号，记作
为较低参考电压值限值；在本步骤中，第一带隙首选电压信号和第二带隙参考电压信号不随温度变化，参考电压发生器电路将所生成的两条参考电压路径同时输入到定向夹持缠绕式建筑材料检测装置中；在本步骤中，外部检测装置检测并校准参考电压的两条路径参考电压上限和参考电压下限的校准可由内部或外部连接到参考电压发生器电路的校准电路执行；步骤二：电压转换调节器电路连接到定向夹持缠绕式建筑材料检测装置的输入端和温度测量发生器电路，定向夹持缠绕式建筑材料检测装置和温度测量发生器电路被配置为在接收到从定向夹持缠绕式建筑材料检测装置输入的电压转换调节指示信号时，将温度测量值转换到放大器电路；步骤三：定向夹持缠绕式建筑材料测量系统测量模块中包括三个放大器电路，在本步骤中，第一放大器电路和第二放大器电路配置为分别调整参考电压上限和参考电压下限，然后将参考电压上限和参考电压下限输出到模数转换器电路，第三放大器电路的连接方式使晶粒放大系数在0-5范围内调整，并且被配置为放大温度测量电压值，将温度测量电压值调整为在参考电压值上限和参考电压值下限之间，并将该温度测量电压值输出到模数转换器电路；在本步骤中，模数转换器电路被配置为将参考电压上限和参考电压下限转换为数字信号，并将参考电压上限和参考电压下限之间的温度测量电压值转换为数字信号，数字信号为指示温度；步骤四：输出的材料测量温度参数数字信号通过计算单元进行处理；在本步骤中，采用可变模式分解学习算法通过分解定向夹持缠绕式建筑材料检测装置测量的建筑材料性能参数信息，并提出相似度函数构建匹配模式，将分解的建筑材料性能参数数据函数合理分配与处理，将得到测量性能对比结果输出至计算机系统中。
24.在上述实施例中，可变模式分解学习算法步骤为：步骤1：将所有的建筑材料性能参数记为数据样本，构建数据样本集用代数式表述为：（1）公式（1）中，表示建筑材料性能参数数据样本集；表示检测样本点的规律化分布；表示单个建筑材料性能参数数据函数；表示拉格朗日常数；表示测量过程消耗时间。
25.通过步骤1能够将建筑材料性能参数数据样本信息转换为微观数据信息，并将构建建筑材料性能参数数据函数，以转换为拉格朗日函数方程，进而提高数据信息的计算能力。
26.步骤2：根据检测装置在测量状态中的可变性，将公式（1）约束条件转化为可变的无约束状态，可表示如下：
（2）公式（2）中，表示可变的建筑材料性能参数；表示变化幅度；表示建筑材料性能参数与规定标准值的相似函数；通过步骤2能将建筑材料数据信息的约束条件转化为可变的无约束状态，将可变的建筑材料性能参数转换为变化幅度，以提高建筑材料性能参数与规定标准值之间的近似计算，通过将建筑材料数据信息的温度、刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度等某参数转换为函数表达，计算时，充分考虑了材料的变化幅度，以提高建筑材料材质的评估与计算。
27.步骤3：将可变类型的建筑材料性能参数数据样本进行分解，将存在联系的数据打乱重组，分解的单个建筑材料性能参数数据函数为：（3）公式（3）中，表示建筑材料性能参数与规定标准值的相似度，表示标准分解数学模型，表示检测装置普遍存在的相似矩阵；通过步骤3，将可变类型的建筑材料性能参数数据样本进行分解，能够将反应材料状况的温度、刚度、硬度、抗疲劳度或者拉伸度等数据信息微观化表达，进而提高建筑材料性能参数数据样本数据信息能力，以挖掘深层数据含义。
28.步骤4：根据分解的建筑材料性能参数数据函数，将分解之后具有单独特点的建筑材料性能参数数据样本进行相似度筛选，由此得到最佳相似度表达式为：（4）公式（4）中，表示最佳相似度；表示建筑材料性能参数数据样本总数；表示序数；表示相似度公式参数。通过可变模式分解学习算法建立的匹配模式将分解的建筑材料性能参数数据函数合理分配与处理，得到最佳测量参数并对其实际应用进行验证，其验证算法表述为：（5）公式(5)中，表示最佳测量参数实际应用标准，在具体实施例中对其会有定量阈值，通过对比结果得出定向夹持缠绕式建筑材料当前性能优劣。
29.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因
此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。