【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢结构，具体而言，涉及一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统及方法。
技术介绍
1、在建筑结构中，钢结构连接是非常常见的，现有的连接方式大多为螺栓固定连接和焊接，采用螺栓固定连接时，在使用过程中易出现螺栓松动的情况，安装及拆卸困难，严重影响使用的安全性和方便性；而采用焊接连接时，将各个部件连接为一体，能够保证连接强度，但是却是一种不可拆卸连接，造成了钢结构材料的大量浪费，且传统的连接方式缺乏有效的监测手段，无法实时掌握连接部位的状态，如应力、位移等参数，一旦出现异常情况，难以及时发现和处理，存在安全隐患。为此，设计一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统及方法。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统及方法，解决了传统钢结构连接方式拆装不变，并且不能重复使用，不能及时监测到连接部位使用情况，安全系数较低的问题。
2、鉴于上述问题，本专利技术提出的技术方案是：
3、本专利技术提供一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，包括连接块和钢柱，所述连接块包括外框和盖板，所述外框与所述盖板之间设置有支撑件，所述支撑件包括液压油缸和伸缩杆，所述液压油缸套设于所述伸缩杆的外侧；
4、所述外框的内部设置有用于连接所述钢柱的连接件，所述连接件包括转动柱、马达、弧形叶片和连接柱，所述转动柱设置在所述马达的输出端，所述弧形叶片设置在所述转动柱的外侧，所述连接柱设置在所述弧形叶片的内侧；
5、
6、监测平台，所述监测平台用于监测和控制所述连接块与所述钢柱的连接工作，包括感应模块，用于感应所述连接块的工作状态；
7、定位模块，利用金刚石nv色心芯片对所述连接块和所述钢柱进行实时定位；
8、分布式监测网络，通过在所述连接块和所述钢柱表面喷涂石墨烯导电墨水形成分布式应变监测网络；
9、数字孪生模块，基于监测数据生成钢结构三维模型；
10、预测分析模块，利用机器学习模型预测钢结构连接失效概率。
11、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述液压油缸和所述伸缩杆的端部均固定有连接头，所述液压油缸通过所述连接头与所述外框螺丝连接，所述伸缩杆上的连接头与所述盖板之间设置有连接板，所述连接板与所述连接头转动连接，所述连接板与所述盖板螺丝连接。
12、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述马达的输出端与所述转动柱传动连接，所述转动柱的外侧至少固定有两个所述弧形叶片，所述卡孔为通孔设计，所述弧形叶片通过所述卡孔贯穿所述延伸板，所述卡孔与所述连接孔错位设置，所述连接孔为盲孔，所述连接孔的孔底应力释放微凹坑。
13、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述卡孔和所述连接孔均使用电解抛光进行加工，所述连接柱设置在靠近所述弧形叶片的中点处，所述连接柱的前端设置有突出块，所述连接孔的内部设置有与所述突出块适配的夹持板，所述突出块的后端设置有弹簧，所述弹簧的两端分别与所述弧形叶片和所述突出块固定连接，连接孔内设置有两个所述夹持板，所述夹持板的端部设置有转动端，所述转动端与所述连接孔的内壁之间设置有螺纹杆，螺纹杆贯穿所述转动端，并与所述转动端螺纹配合，所述连接柱与所述突出块均为橡胶设计。
14、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述钢柱和所述转动柱的内部开设有供电子组件安装的腔体，所述钢柱和所述转动柱的内部均设置有与ni-ti合金丝的三维网状结构连接的电气组件，电气组件包括电源、导线、开关、保险丝和温度传感器，通过导线将电源的正极与开关的其中一端连接，开关的另一端与保险丝其中一端连接，保险丝的另一端与ni-ti合金丝的三维网状结构的一端连接，ni-ti合金丝的三维网状结构的另一端连接到控制器的输出端，控制器的输入端连接到温度传感器，再将温度传感器的另一端连接到电源的负极，形成回路。
15、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述定位模块进行定位的详细步骤包括：
16、步骤a，根据钢结构设计图纸，确定需要植入芯片的关键连接点，用专用工具将金刚石nv色心芯片植入钢结构内，使用环氧树脂或其他固定材料对芯片进行固定；
17、步骤b，在结构周边布置uwb超宽带设备，形成覆盖整个结构的定位网络，将uwb设备与所述监测平台连接；
18、步骤c，启动金刚石nv色心芯片，实时监测地磁场扰动，通过uwb技术将定位数据实时传输至监测平台，监测平台对定位数据进行存储、处理和分析，生成空间定位信息；
19、所述分布式监测网络模块建立的详细步骤包括：
20、使用喷涂设备均匀地在钢结构表面喷涂石墨烯导电墨水，喷涂后等待墨水干燥，形成稳定的导电层，并在在钢结构的所有关键连接节点处安装量子芯片，将量子芯片与石墨烯导电墨水形成的监测网络连接，通过无线方式将量子芯片连接起来，构成分布式磁场网络，量子芯片通过相互作用生成分布式磁场，通过磁场强度和分布反映钢结构的状态变化。
21、另一方面，一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统的方法，包括以下步骤：
22、s1，预先将ni-ti合金丝制成的三维网状结构嵌入到延伸板和弧形叶片的连接面，并在所述钢柱和所述连接块的表面喷涂石墨烯导电墨水，将所述连接件和所述支撑件安装在所述连接块内，将所述钢柱对准所述连接块，进行钢结构的连接；
23、s2，同时，通过控制器闭合开关，启动电源，开始对合金丝进行加热，通过温度传感器实时监测合金丝的温度，当温度达到40℃时，控制器调节电源输出，保持温度稳定，合金丝在加热到相变温度后发生收缩，进行所述延伸板和所述弧形叶片的自适应压紧；
24、s3，在所述连接块与所述钢柱连接时，通过所述感应模块实时监测所述连接件的连接状态，转换为电信号并传输至所述监测平台，激光激发量子芯片，产生nv色心发光，光电探测器收集光子信号，利用已知的地磁场模型和测得的地磁场扰动数据，通过数学算法计算出钢结构的位置，以便调整钢结构的连接位置；
25、s4，通过无线通信技术将传感器数据传输至所述监测平台，对数据进行预处理，基于采集的数据实时更新钢结构的数字孪生模型，反映结构当前的状态和变形，根据数字孪生模型分析结构指标，评估结构的健康状态和剩余寿命；
26、s5，输入预处理后的应变数据，通过卷积神经网络提取特征，输出应变云图，使用机器学习算法预测连接失效的概率，输出失效概率，分析结构状态的变化趋势，预测风险，并根据预测结构进行相应的处理。
27、相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：
28、（1）本专利技术通过马达反向旋转弧形叶片的拆卸机制，使连接柱从连接孔中拔出，实现快速且无损的拆卸，并利用ni-ti合金丝的相变特性，实现延伸板和弧形叶片的自适应压紧，提高了连接的稳定性和可靠性，
29、（2）本专利技术通过传感器实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，包括连接块（100）和钢柱（400），所述连接块（100）包括外框（101）和盖板（102），所述外框（101）与所述盖板（102）之间设置有支撑件（200），所述支撑件（200）包括液压油缸（201）和伸缩杆（202），所述液压油缸（201）套设于所述伸缩杆（202）的外侧；
2.根据权利要求1所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，所述马达（302）的输出端与所述转动柱（301）传动连接，所述转动柱（301）的外侧至少固定有两个所述弧形叶片（303），所述延伸板（401）的表面开设有与所述弧形叶片（303）适配的卡孔（402），以及与所述连接柱（304）适配的连接孔（403），所述卡孔（402）为通孔设计，所述弧形叶片（303）通过所述卡孔（402）贯穿所述延伸板（401），所述卡孔（402）与所述连接孔（403）错位设置，所述连接孔（403）为盲孔，所述连接孔（403）的孔底应力释放微凹坑。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于
4.根据权利要求3所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，所述钢柱（400）和所述转动柱（301）的内部开设有供电子组件安装的腔体，所述钢柱（400）和所述转动柱（301）的内部均设置有与Ni-Ti合金丝的三维网状结构连接的电气组件，电气组件包括电源、导线、开关、保险丝和温度传感器，通过导线将电源的正极与开关的其中一端连接，开关的另一端与保险丝其中一端连接，保险丝的另一端与Ni-Ti合金丝的三维网状结构的一端连接，Ni-Ti合金丝的三维网状结构的另一端连接到控制器的输出端，控制器的输入端连接到温度传感器，再将温度传感器的另一端连接到电源的负极，形成回路。
5.根据权利要求4所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，所述定位模块（502）进行定位的详细步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，所述分布式监测网络（503）模块建立的详细步骤包括：
7.一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统的方法，应用于权利要求1~6中任一项所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统及方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，包括连接块（100）和钢柱（400），所述连接块（100）包括外框（101）和盖板（102），所述外框（101）与所述盖板（102）之间设置有支撑件（200），所述支撑件（200）包括液压油缸（201）和伸缩杆（202），所述液压油缸（201）套设于所述伸缩杆（202）的外侧；
2.根据权利要求1所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，所述马达（302）的输出端与所述转动柱（301）传动连接，所述转动柱（301）的外侧至少固定有两个所述弧形叶片（303），所述延伸板（401）的表面开设有与所述弧形叶片（303）适配的卡孔（402），以及与所述连接柱（304）适配的连接孔（403），所述卡孔（402）为通孔设计，所述弧形叶片（303）通过所述卡孔（402）贯穿所述延伸板（401），所述卡孔（402）与所述连接孔（403）错位设置，所述连接孔（403）为盲孔，所述连接孔（403）的孔底应力释放微凹坑。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能监测的钢结构模块化水平连接系统，其特征在于，所述卡孔（402）和所述连接孔（403）均使用电解抛光进行加工，所述连接柱（304）设置在靠近所述弧形叶片（303）的中点处，所述连接柱（304）的前端设置有突出块（305），所述连接孔（403）的内部设置有与所述突出块（305）适配的夹持板（404），所述突出块（305）的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李六连，贾学军，王国太，程胜伟，丁文玲，
申请(专利权)人：中国建筑第二工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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