一种土木工程结构健康检测系统技术方案

本发明专利技术公开了土木工程技术领域的一种土木工程结构健康检测系统，包括传感器系统、信息采集模块、数据预处理模块和数据通信与传输系统，所述信息采集模块由微机控制的数据采集站组成，收集所述传感器系统传来的原始信号，所述数据预处理模块对所述信息采集模块采集的原始信号进行信号调理，根据系统功能要求对数据进行分解、变换的预处理，本发明专利技术能够实时检测结构载荷变化、结构所处环境变化和结构的实际工作状况，并对结构损伤进行诊断与报警，对结构的状态进行评估，根据有限元模型的分析结果对传感器的布点进行优化，实现关键点的全方位监测，能够准确的对土木工程的健康状态进行评价。

【技术实现步骤摘要】
一种土木工程结构健康检测系统
本专利技术涉及土木工程
，具体为一种土木工程结构健康检测系统。
技术介绍
在土木、桥梁、隧道灯大型土木工程中，远程和超远程监测工程健康状态一直是业界梦寐以求的有效手段。特别是随着我国经济水平的不断发展和西部的建设与开发，出现了很多前所未有的超大型工程，在这些工程建设中一个重要的组成部分就是工程结构力学状态的监测，例如压力、应变、距离、湿度和温度等，由于这些工程所处的地理位置和环境的差异，给数据的检测带来了很大的麻烦，且检测工作持续时间长，不能及时的掌握工程的健康状况，并及时的养护与维修，这就严重威胁到了大型土工工程的安全性能，为此我们提出了一种土木工程结构健康检测系统投入使用，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种土木工程结构健康检测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种土木工程结构健康检测系统，包括传感器系统、信息采集模块、数据预处理模块和数据通信与传输系统，所述信息采集模块由微机控制的数据采集站组成，收集所述传感器系统传来的原始信号，所述数据预处理模块对所述信息采集模块采集的原始信号进行信号调理，根据系统功能要求对数据进行分解、变换的预处理，以获取所需要的参数，并上传至所述数据通信与传输系统中，所述数据通信与传输系统包括服务站点的设立、监控系统局域网的网络协议、与其他局域网或主干网的连接，实现数据通讯与传输以及向外网的发布，并承担将所述数据预处理模块处理后的信息上传至所述数据分析处理单元中，所述数据分析处理单元由应用逻辑服务器组成，将信息分发到所述结构模态参数识别模块、结构模型修正模块、结构损伤识别模块和结构状态评估模块，所述数据分析处理单元分别与所述报警模块和运维管理单元相连，实现系统的报警功能和安全稳定运行的功能，所述运维管理单元对监控系统自身的运行状态进行监控与管理，所述数据分析处理单元与所述监测数据库管理系统双向连接，所述监测数据库管理系统由数据库服务器组成，完成对监测数据的存储、备份、修改、删除以及查询；所述结构模态参数识别模块根据结构动态响应测量值，对结构模态参数进行识别；所述结构模型修正模块依据结构测试结果，对有限元模型进行修正；所述结构损伤识别模块对结构损伤的发生、定位及程度进行估计；所述结构状态评估模块依据设计文件、现场监测数据、相关的规范和标准、以往运营以及管理维护方面的信息，对结构的运行状态进行评价，分析结构的安全性、耐久性和疲劳寿命。优选的，所述传感器系统由传感器以及二次仪表组成，完成对结构各种物理状态的测量，所述传感器系统设为多组，安装在土木工程结构中需要检测的关键部位。优选的，所述数据通信与传输系统采用3G无线通讯或蓝牙通讯或GSM通讯或WIFI通讯与所述数据分析处理单元连接。优选的，所述报警模块设置不同的报警级别，对越界值产生报警记录并用图形、声音、电话和短信的方式进行报警。优选的，所述结构模态参数包括固有频率、振型和阻尼参数。优选的，所述结构耐久性的监测包括监测混凝土强度、混凝土炭化深度、混凝土氯离子渗透深度、混凝土盐浸入程度、混凝土盐结晶程度、混凝土抗冻、钢筋锈蚀和钢梁锈蚀。优选的，所述诊断与报警、结构状态评估和结构养护维修决策支持的信息均通过外接触摸显示屏进行人工输入查询。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能够实时检测结构载荷变化、结构所处环境变化和结构的实际工作状况，并对结构损伤进行诊断与报警，对结构的状态进行评估，根据有限元模型的分析结果对传感器的布点进行优化，实现关键点的全方位监测，能够准确的对土木工程的健康状态进行评价。附图说明图1为本专利技术原理框图；图2为本专利技术构架图；图3为本专利技术工作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种土木工程结构健康检测系统，包括传感器系统、信息采集模块、数据预处理模块和数据通信与传输系统，所述信息采集模块由微机控制的数据采集站组成，收集所述传感器系统传来的原始信号，所述数据预处理模块对所述信息采集模块采集的原始信号进行信号调理，根据系统功能要求对数据进行分解、变换的预处理，以获取所需要的参数，并上传至所述数据通信与传输系统中，所述数据通信与传输系统包括服务站点的设立、监控系统局域网的网络协议、与其他局域网或主干网的连接，实现数据通讯与传输以及向外网的发布，并承担将所述数据预处理模块处理后的信息上传至所述数据分析处理单元中，所述数据分析处理单元由应用逻辑服务器组成，将信息分发到所述结构模态参数识别模块、结构模型修正模块、结构损伤识别模块和结构状态评估模块，所述数据分析处理单元分别与所述报警模块和运维管理单元相连，实现系统的报警功能和安全稳定运行的功能，所述运维管理单元对监控系统自身的运行状态进行监控与管理，所述数据分析处理单元与所述监测数据库管理系统双向连接，所述监测数据库管理系统由数据库服务器组成，完成对监测数据的存储、备份、修改、删除以及查询；所述结构模态参数识别模块根据结构动态响应测量值，对结构模态参数进行识别；所述结构模型修正模块依据结构测试结果，对有限元模型进行修正；所述结构损伤识别模块对结构损伤的发生、定位及程度进行估计；所述结构状态评估模块依据设计文件、现场监测数据、相关的规范和标准、以往运营以及管理维护方面的信息，对结构的运行状态进行评价，分析结构的安全性、耐久性和疲劳寿命。其中，所述传感器系统由传感器以及二次仪表组成，完成对结构各种物理状态的测量，所述传感器系统设为多组，安装在土木工程结构中需要检测的关键部位，所述数据通信与传输系统采用3G无线通讯或蓝牙通讯或GSM通讯或WIFI通讯与所述数据分析处理单元连接，所述报警模块设置不同的报警级别，对越界值产生报警记录并用图形、声音、电话和短信的方式进行报警，所述结构模态参数包括固有频率、振型和阻尼参数，所述结构耐久性的监测包括监测混凝土强度、混凝土炭化深度、混凝土氯离子渗透深度、混凝土盐浸入程度、混凝土盐结晶程度、混凝土抗冻、钢筋锈蚀和钢梁锈蚀，所述诊断与报警、结构状态评估和结构养护维修决策支持的信息均通过外接触摸显示屏进行人工输入查询。工作原理：请参阅图2，本专利技术采用3层结构设计，即：用户层、业务逻辑层、数据层，其中用户层负责系统与用户间的交互、数据列表或图形化显示；业务逻辑层包括各个方法库模块，完成对数据的处理分析，实现对结构状态的评估，对养护维修决策的支持，方法库采用动态链接库的方式进行设计，并可在检测评估方案设计中通过人机交互方式动态加载其中选定方法的算法及人机交互界面模块，完成方法中参数的设定及检测数据处理方案的设计；数据层实现检测数据的采集及数据管理。请参阅图3，首先对传感器中的检测数据进行采集，通过对数据采集后交由数据预处理进行采集的原始信号进行调理，经过数据通信的方式将数据上传至数据分析处理单元中，通过将数据分发到结构健康检测系统中，对结构的健康状况进行评估，并对养护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土木工程结构健康检测系统，其特征在于：包括传感器系统、信息采集模块、数据预处理模块和数据通信与传输系统，所述信息采集模块由微机控制的数据采集站组成，收集所述传感器系统传来的原始信号，所述数据预处理模块对所述信息采集模块采集的原始信号进行信号调理，根据系统功能要求对数据进行分解、变换的预处理，以获取所需要的参数，并上传至所述数据通信与传输系统中，所述数据通信与传输系统包括服务站点的设立、监控系统局域网的网络协议、与其他局域网或主干网的连接，实现数据通讯与传输以及向外网的发布，并承担将所述数据预处理模块处理后的信息上传至所述数据分析处理单元中，所述数据分析处理单元由应用逻辑服务器组成，将信息分发到所述结构模态参数识别模块、结构模型修正模块、结构损伤识别模块和结构状态评估模块，所述数据分析处理单元分别与所述报警模块和运维管理单元相连，实现系统的报警功能和安全稳定运行的功能，所述运维管理单元对监控系统自身的运行状态进行监控与管理，所述数据分析处理单元与所述监测数据库管理系统双向连接，所述监测数据库管理系统由数据库服务器组成，完成对监测数据的存储、备份、修改、删除以及查询；所述结构模态参数识别模块根据结构动态响应测量值，对结构模态参数进行识别；所述结构模型修正模块依据结构测试结果，对有限元模型进行修正；所述结构损伤识别模块对结构损伤的发生、定位及程度进行估计；所述结构状态评估模块依据设计文件、现场监测数据、相关的规范和标准、以往运营以及管理维护方面的信息，对结构的运行状态进行评价，分析结构的安全性、耐久性和疲劳寿命。...

【技术特征摘要】
1.一种土木工程结构健康检测系统，其特征在于：包括传感器系统、信息采集模块、数据预处理模块和数据通信与传输系统，所述信息采集模块由微机控制的数据采集站组成，收集所述传感器系统传来的原始信号，所述数据预处理模块对所述信息采集模块采集的原始信号进行信号调理，根据系统功能要求对数据进行分解、变换的预处理，以获取所需要的参数，并上传至所述数据通信与传输系统中，所述数据通信与传输系统包括服务站点的设立、监控系统局域网的网络协议、与其他局域网或主干网的连接，实现数据通讯与传输以及向外网的发布，并承担将所述数据预处理模块处理后的信息上传至所述数据分析处理单元中，所述数据分析处理单元由应用逻辑服务器组成，将信息分发到所述结构模态参数识别模块、结构模型修正模块、结构损伤识别模块和结构状态评估模块，所述数据分析处理单元分别与所述报警模块和运维管理单元相连，实现系统的报警功能和安全稳定运行的功能，所述运维管理单元对监控系统自身的运行状态进行监控与管理，所述数据分析处理单元与所述监测数据库管理系统双向连接，所述监测数据库管理系统由数据库服务器组成，完成对监测数据的存储、备份、修改、删除以及查询；所述结构模态参数识别模块根据结构动态响应测量值，对结构模态参数进行识别；所述结构模型修正模块依据结构测试结果，对有限元模型进行修正；所述结构损伤识别模块对结构损伤的发生、定位及程度进行估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉，熊保林，张德莹，刘伟超，张昀青，
申请(专利权)人：赵玉，
类型：发明
国别省市：河北,13