【技术实现步骤摘要】
本申请涉及建筑结构健康监测，尤其是涉及一种大跨度空间结构健康监测系统及方法。
技术介绍
1、大跨度空间结构在长期服役过程中，难免会因为环境侵蚀、材料老化、疲劳效应等各种因素而产生结构退化，因而对大跨度空间结构进行整个服役阶段的长期跟踪监测，并根据实测数据分析特殊构件、关键部位的受力变化规律，对把握整体结构的工作状态，以及进一步预测结构服役寿命具有十分重大的意义。
2、由于大跨空间结构的形式多样、空间巨大、受力复杂等特性，在不同的外界荷载作用下，结构的整体响应也不同，如风荷载、雪荷载、温度作用等，因此目前的监测系统在分析结构健康状态时通常会引入相关环境参数对结构数据进行修正，如专利公开文本cn109682417a中所公开的技术方案中，在分析健康风险概率时，引入了温度、湿度、腐蚀度、风速、日照等参环境影响因子。
3、由此可见，传统的监测系统中需要布置大量的、多种类的传感器，不仅有较高的设备管理难度，而且对分析算法的依赖程度高，增加了监测系统的开发难度及复杂度，对设备维护能力要求高，因此会对系统整体可靠性产生一定的负面影响。
技术实现思路
1、为了保证系统的可靠性，本申请实施例提供了一种大跨度空间结构健康监测系统，包括：第一数据采集终端，用于采集大跨度空间结构件的形变数据；第二数据采集终端，用于采集大跨度空间结构支座处杆件的应变数据；数据传输模块，用于将所述形变数据和所述应变数据发送至数据分析模块；所述数据分析模块用于根据所述应变数据及所述形变数据分别计算应变速率
2、基于上述技术方案，通过布设第一数据采集终端及第二数据采集终端来获取相关构件的形变数据及应变数据，并直接基于形变数据及应变数据进行健康状态分析预测，从而快速识别出存在异常的情况，通过客户应用端优先发出第一预警信息，以通知管理人员及时对异常情况进行关注。同时，通过对第一当前健康状态及第一预测健康状态进行修正，以更加全面、准确地获取其他异常情况，并向管理人员发送第二预警信息，以供管理人员进一步获知更加全面、准确的分析情况。此外，上述技术方案通过直接基于采集到的形变数据及应变数据即可实现对大跨度空间结构的健康状态进行监测，系统只需接入两种数据采集终端即可完成数据采集，设备管理简单、且数据处理复杂度低，系统运行压力较小，从而可提升系统可靠度。
3、在一实施中，所述系统还包括系统管理模块，用于根据所述大跨度空间结构件的结构特性确定所述第一数据采集终端及所述第二数据采集终端的布设方式。
4、基于上述技术方案，工作人员可借助系统输出的安装说明，进行各数据采集终端的安装，可为施工和验收提供作业标准。
5、在一实施中，所述系统还包括系统管理模块，分别与所述第一数据采集终端、所述第二数据采集终端以及所述数据传输模块通信连接；用于在向所述第一数据采集终端和所述第二数据采集终端发送数据采集指令、向所述数据传输模块发送数据上报指令后，根据采集完成通知、接收完成通知以及上报完成通知的接收情况，确定所述第一数据采集终端、所述第二数据采集终端以及所述数据传输模块的运行状态是否正常。
6、基于上述技术方案，系统管理模块通过监听各指令对应的完成通知，以确定各数据采集终端及数据传输模型的运行状态是否正常，从而实现对系统各组件的状态监控，以保证系统能够正常运行。
7、在一实施中，所述第一数据采集终端为静力水准仪，所述系统还包括第三数据采集终端，用于采集所述静力水准仪的液体温度数据。
8、在一实施中，所述静力水准仪的传感器、通液管及储液器的外部罩设有保护结构，所述第三数据采集终端对应于所述传感器、所述通液管及所述储液器设置，并安装在所述保护结构与所述静力水准仪的传感器、通液管及储液器之间的间隙内。
9、基于上述技术方案，通过设置保护结构，可实现对静力水准仪各组件的物理保护，降低外界环境对设备的腐蚀及干扰，延长使用寿命。将第三数据采集终端安装在间隙内，使得采集的液体温度数据更加贴近真实液体温度，同时也对第三数据采集终端进行了保护。
10、在一实施中，所述静力水准仪的传感器通过安装支架固定于所述大跨度空间结构件。
11、基于上述技术方案，可通过安装支架调整各传感器的安装高度，保证各传感器位于同一水平面。
12、基于同样的专利技术构思，本申请实施例还提供一种大跨度空间结构健康监测方法，应用于上述的系统，由所述数据分析模块执行，包括：响应于健康监测请求，根据所述应变数据及所述形变数据分别计算应变速率及形变速率；基于所述应变速率、所述形变速率、所述应变数据、所述形变数据分析得到大跨度空间结构的第一当前健康状态及第一预测健康状态；在确定所述第一当前健康状态或所述第一预测健康状态存在异常时，生成第一预警信息，并发送至所述客户应用端；判断是否需要对所述第一当前健康状态及所述第一预测健康状态进行修正；在判断需要修正的情况下，基于所述形变数据的理论值及所述应变数据的理论值分析得到第二当前健康状态及第二预测健康状态；基于所述第二当前健康状态及所述第二预测健康状态生成第二预警信息并发送至所述客户应用端；其中，所述第二预警信息中包括所述第一当前健康状态、所述第一预测健康状态、所述第二当前健康状态、所述第二预测健康状态以及状态修正原因所述形变数据的理论值的确定方法包括基于气象数据的相似度选择目标参数，并基于所述目标参数计算得到所述形变数据的理论值或者基于补偿值对所述形变数据进行补偿，得到所述形变数据的理论值。
13、在一实施中，所述基于补偿值对所述形变数据进行补偿，得到所述形变数据的理论值包括：获取液体温度数据，基于所述液体温度数据构建所述形变数据对应的液体温度图像；所述液体温度数据包括第三数据采集终端在所述形变数据采集时刻采集到的所有液体温度数据；基于所述液体温度图像及所述形变数据，得到所述形变数据的补偿值；基于所述补偿值判断是否对所述第一当前健康状态及所述第一预测健康状态进行修正；在判断需要修正的情况下，基于所述形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大跨度空间结构健康监测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括系统管理模块，用于根据所述大跨度空间结构件的结构特性确定所述第一数据采集终端及所述第二数据采集终端的布设方式。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括系统管理模块，分别与所述第一数据采集终端、所述第二数据采集终端以及所述数据传输模块通信连接；用于在向所述第一数据采集终端和所述第二数据采集终端发送数据采集指令、向所述数据传输模块发送数据上报指令后，根据采集完成通知、接收完成通知以及上报完成通知的接收情况，确定所述第一数据采集终端、所述第二数据采集终端以及所述数据传输模块的运行状态是否正常。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一数据采集终端为静力水准仪，所述系统还包括第三数据采集终端，用于采集所述静力水准仪的液体温度数据。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述静力水准仪的传感器、通液管及储液器的外部罩设有保护结构，所述第三数据采集终端对应于所述传感器、所述通液管及所述储液器设置
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述静力水准仪的传感器通过安装支架固定于所述大跨度空间结构件。
7.一种大跨度空间结构健康监测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至6中任一项所述的系统，由所述数据分析模块执行，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于补偿值对所述形变数据进行补偿，得到所述形变数据的理论值包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述液体温度数据还包括所述第三数据采集终端在所述形变数据采集时刻之前预设时长内采集到的所有液体温度数据；所述基于所述液体温度数据构建所述形变数据对应的液体温度图像包括：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述形变速率f的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种大跨度空间结构健康监测系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括系统管理模块，用于根据所述大跨度空间结构件的结构特性确定所述第一数据采集终端及所述第二数据采集终端的布设方式。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括系统管理模块，分别与所述第一数据采集终端、所述第二数据采集终端以及所述数据传输模块通信连接；用于在向所述第一数据采集终端和所述第二数据采集终端发送数据采集指令、向所述数据传输模块发送数据上报指令后，根据采集完成通知、接收完成通知以及上报完成通知的接收情况，确定所述第一数据采集终端、所述第二数据采集终端以及所述数据传输模块的运行状态是否正常。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一数据采集终端为静力水准仪，所述系统还包括第三数据采集终端，用于采集所述静力水准仪的液体温度数据。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述静力水准...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鹤飞，张旭鹏，甘晓贺，王英坤，许丹丹，庞森，杨杰，姜子航，张蕊，王劭瑞，
申请(专利权)人：北京中建建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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