基于FBG傳感的水下潛器結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)

水下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)對于指導(dǎo)水下盾構(gòu)隧道運(yùn)營期維護(hù)管理工作具有重要意義。探討大型水下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成、監(jiān)測重點(diǎn)、系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)、數(shù)據(jù)管理模式等關(guān)鍵問題,并將其應(yīng)用于南京揚(yáng)子江隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建?；诒O(jiān)測系統(tǒng)幾個月的監(jiān)測數(shù)據(jù),分析水下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)隨外載環(huán)境變化的響應(yīng)規(guī)律。建立基于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的隧道運(yùn)營安全狀況的實(shí)時模糊綜合評價模型,其中采用三標(biāo)度法確定權(quán)重,采用正態(tài)分布型函數(shù)確定隸屬度,最終實(shí)現(xiàn)了對南京揚(yáng)子江隧道結(jié)構(gòu)健康狀況的實(shí)時評價和預(yù)警。研究方法與思路對類似工程具有借鑒意義。

設(shè)計了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng),提出了一種結(jié)合層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、有線internet網(wǎng)絡(luò)以及無線cdma1x網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方案,并對光纖光柵傳感器的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和安全性,提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量,擴(kuò)展了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是指對工程結(jié)構(gòu)實(shí)施損傷監(jiān)測和識別,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通過分析部署在建筑結(jié)構(gòu)中的傳感器回傳數(shù)據(jù)來觀察建筑結(jié)構(gòu)隨著時間的推移而產(chǎn)生的變化,以建筑的特征值分析比對來確定建筑結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)；一般在分布式系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)的儲存和處理都是在本地的服務(wù)器上進(jìn)行的,數(shù)據(jù)可輸出打印以實(shí)時觀察,同時數(shù)據(jù)也可以保存在軟盤上。通過互聯(lián)網(wǎng)途徑進(jìn)行傳輸主要是基于互聯(lián)網(wǎng)有更快,更便捷的數(shù)據(jù)訪問。因?yàn)橐话愕挠嬎銠C(jī)都有數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析的能力,所以不要求服務(wù)器有過高的性能,因而在價格上有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。這種類型的網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)和滿足用戶的需求,同時允許他們共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),資源和服務(wù)。在分布式網(wǎng)絡(luò)中使用計算機(jī)既能夠作為獨(dú)立的系統(tǒng)在局域網(wǎng)中運(yùn)行,也能夠接入互聯(lián)網(wǎng)以得到更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能

本文主要通過傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將溫度傳感器、應(yīng)變傳感器、位移傳感器等與動態(tài)稱重系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成,完成了對橋梁結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)橋梁損傷,為橋梁維護(hù)管理提供技術(shù)依據(jù),輔助橋梁日常交通管理,確保了橋梁的安全運(yùn)營。本文主要對系統(tǒng)的整體架構(gòu)、傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行詳盡的闡述。本文的論述,給橋梁工程領(lǐng)域提供了很好的健康監(jiān)測應(yīng)用案例,對從事該領(lǐng)域的工程技術(shù)人員具有重要的參考意義。

對fbg(光纖布拉格光柵)應(yīng)變傳感器進(jìn)行了抗電磁干擾、抗零飄、可重復(fù)性等性能測試,并與傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變片做了對比,驗(yàn)證了其可靠性.通過混凝土模型擬靜力試驗(yàn),驗(yàn)證了fbg傳感技術(shù)的實(shí)用性和可行性.最后,以東海大橋主航道橋?yàn)楣こ瘫尘?進(jìn)行了fbg傳感技術(shù)在大型橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用研究.結(jié)果表明,fbg傳感技術(shù)能滿足大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測的需要.

橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測目前越來越受到重視和關(guān)注.本文提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)的測試平臺設(shè)計方案.對該測試平臺設(shè)計方案的仿真結(jié)果表明,在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的調(diào)試和探索階段,用帶有能為傳感器節(jié)點(diǎn)提供能量和有線通信的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的分層傳感網(wǎng)系統(tǒng)來替代一個只配備大容量電池的簡易無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是可行的.

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(簡稱shm)是指利用現(xiàn)場的無損傳感技術(shù),通過包括結(jié)構(gòu)響應(yīng)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特性分析,達(dá)到監(jiān)測結(jié)構(gòu)損傷或退化的目的。傳統(tǒng)傳感器下的健康監(jiān)測系統(tǒng)普遍存在著穩(wěn)定性與耐久性差、抗干擾性(包括電磁、噪音、光強(qiáng))差、布設(shè)工藝復(fù)雜、成活率低等缺點(diǎn),也是土木工程界迫切需要解決的難題。本文將光纖光柵傳感器引入健康監(jiān)測系統(tǒng)的傳感系統(tǒng),為解決這一難題指明了新的思路,并在實(shí)踐中得到有效驗(yàn)證。

由于光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、尺寸小、容量大、準(zhǔn)分布式測量,并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離長期監(jiān)測與傳輸?shù)奶攸c(diǎn),其在結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測中得到日益廣泛應(yīng)用。文中論述了在大型裝卸設(shè)備翻車機(jī)中引入結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測的必要性,概述了光纖光柵傳感技術(shù)的基本原理,并以翻車機(jī)為例,介紹結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù),包括溫度補(bǔ)償、基于有限元分析的測點(diǎn)分布、數(shù)據(jù)采集與處理和安全預(yù)報警。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測意味著一個可靠的系統(tǒng)有能力監(jiān)測和解釋由于損傷引起的結(jié)構(gòu)中相應(yīng)的變化,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展,要求能夠?qū)Ρ槐O(jiān)測對象進(jìn)行在線實(shí)時監(jiān)測;針對很多承受復(fù)雜力學(xué)環(huán)境的被監(jiān)測結(jié)構(gòu),提出了一種基于嵌入式系統(tǒng)pc104的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng),對pc104的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了描述,闡述了系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計思想和具體實(shí)現(xiàn),并基于串行通信技術(shù),采用主從機(jī)模式構(gòu)建了分布式無線遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng),最終達(dá)到了遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的在線實(shí)時監(jiān)測。

常規(guī)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過支持任意兩點(diǎn)之間的通信,實(shí)現(xiàn)相距多跳的節(jié)點(diǎn)之間通信,然而在節(jié)點(diǎn)密集布設(shè)情況下,任意兩點(diǎn)之間的通信會導(dǎo)致數(shù)據(jù)重疊,進(jìn)而造成有限帶寬資源的浪費(fèi).基于新型樹狀結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)利用業(yè)務(wù)的方向性特點(diǎn),在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中,把節(jié)點(diǎn)構(gòu)造成以傳感器節(jié)點(diǎn)-匯集節(jié)點(diǎn)-基站節(jié)點(diǎn)的深度為二的樹,數(shù)據(jù)按照業(yè)務(wù)方向進(jìn)行傳輸,可以有效減少資源浪費(fèi),提高通信效率.文章對傳感器節(jié)點(diǎn)在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中的定位問題進(jìn)行了研究并給出了解決方案,提出通過兩種休眠調(diào)度方法來減少節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的能量消耗;通過對匯集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)聚合模型的研究,給出分布式數(shù)據(jù)處理能有效減少數(shù)據(jù)通信量的結(jié)論;通過對基站節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換的研究,來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)與應(yīng)用.最后對.net構(gòu)架和開發(fā)語言的特點(diǎn)進(jìn)行了說明.

針對滲壓自動化監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境惡劣、可靠性要求高的特點(diǎn)，設(shè)計了基于振弦式傳感器的大壩滲壓自動化監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件部分以lpc2368fbd為主控制器，集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示、電源管理于一體。闡述了振弦式傳感器的工作原理與特性；介紹了大壩滲壓自動化監(jiān)測系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)和設(shè)計思想；詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計原理與實(shí)現(xiàn)過程。將該系統(tǒng)樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試和試運(yùn)行，頻率測量精度達(dá)±1％；信號和電源防雷擊和抗電磁干擾功能強(qiáng)；具有l(wèi)cd液晶顯示功能，可直接顯示采集數(shù)據(jù)，且體積小、造價低，適應(yīng)現(xiàn)場惡劣環(huán)境。

針對滲壓自動化監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境惡劣、可靠性要求高的特點(diǎn),設(shè)計了基于振弦式傳感器的大壩滲壓自動化監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件部分以lpc2368fbd為主控制器,集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示、電源管理于一體。闡述了振弦式傳感器的工作原理與特性;介紹了大壩滲壓自動化監(jiān)測系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)和設(shè)計思想;詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計原理與實(shí)現(xiàn)過程。將該系統(tǒng)樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試和試運(yùn)行,頻率測量精度達(dá)±1%;信號和電源防雷擊和抗電磁干擾功能強(qiáng);具有l(wèi)cd液晶顯示功能,可直接顯示采集數(shù)據(jù),且體積小、造價低,適應(yīng)現(xiàn)場惡劣環(huán)境。

土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究是近年來國際學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)問題之一，涉及許多不同的研究領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號處理、結(jié)構(gòu)分析等。土木工程智能健康監(jiān)測與診斷系統(tǒng)由傳感元件、信號采集、信號傳輸與處理、健康診斷與安全評估、結(jié)果輸出等部分構(gòu)成。引入智能傳感器、信息融合、故障診斷、結(jié)構(gòu)損傷探測理論等對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與診斷系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹。

目前,針對沿海港口碼頭健康監(jiān)測技術(shù)的研究較少。文章根據(jù)沿海港口高樁碼頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其所處環(huán)境的特殊性,分析了沿海高樁碼頭結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),提出了高樁碼頭結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測指標(biāo),構(gòu)建了基于光纖光柵傳感器的沿海高樁碼頭結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng);并依托天津港某高樁碼頭前承臺的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段設(shè)計了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng),提出了相應(yīng)監(jiān)測的實(shí)施方案、傳感器選型及性能參數(shù),給出了數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)及相關(guān)指標(biāo)。

目前,針對沿海港口碼頭健康監(jiān)測技術(shù)的研究較少。文章根據(jù)沿海港口高樁碼頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其所處環(huán)境的特殊性,分析了沿海高樁碼頭結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),提出了高樁碼頭結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測指標(biāo),構(gòu)建了基于光纖光柵傳感器的沿海高樁碼頭結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng);并依托天津港某高樁碼頭前承臺的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段設(shè)計了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng),提出了相應(yīng)監(jiān)測的實(shí)施方案、傳感器選型及性能參數(shù),給出了數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)及相關(guān)指標(biāo)。

針對傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的通過導(dǎo)線連接到數(shù)據(jù)采集設(shè)備而存在的性價比低、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸能力較弱、靈活性差等問題,本系統(tǒng)通過箔式金屬應(yīng)變片電橋測量電路性能試驗(yàn),利用zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、微傳感器、微信號處理等技術(shù),進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計,并結(jié)合gprs技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,本系統(tǒng)能較好地滿足建筑墻體健康在線監(jiān)測的要求。

該文基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)遠(yuǎn)程工作站軟件的設(shè)計與開發(fā),實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)在工作站中的存儲、顯示、分析和查詢等,滿足了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用,具有較高的實(shí)用價值。

詳細(xì)闡述光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及布拉格光纖光柵傳感器的工作原理。重點(diǎn)介紹結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成、光纖光柵傳感器系統(tǒng)的信號處理、安裝等方面問題;展望光纖光柵傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域中的前景。

橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)是保障橋梁安全運(yùn)營的重要技術(shù)手段,已在國內(nèi)外眾多橋梁工程中得到應(yīng)用.然而,傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)存在海量數(shù)據(jù)可讀性差、突發(fā)事件下難以評估等缺點(diǎn).文章借助bim（buildinginformationmodeling）技術(shù),提出新型“bim＋健康監(jiān)測”模式下橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu),開發(fā)了基于bim的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了橋梁安全運(yùn)營的多用戶協(xié)同管理以及監(jiān)測與養(yǎng)護(hù)-體化運(yùn)維管理.

超高層結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)概述——超高層結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測越來越受到國內(nèi)外工程界的重視，但由于其起步較晚，并且其結(jié)構(gòu)體系與橋梁或普通建筑存在較大區(qū)別，相關(guān)技術(shù)相對不夠成熟。文中首先，介紹超高層結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的重要性、發(fā)展歷程、特點(diǎn)以及應(yīng)用情況；然后，綜合...

傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)是一種被動結(jié)構(gòu),一經(jīng)設(shè)計、制造完成后,其性能及使用狀態(tài)將在很大程度上存在著不可預(yù)知性和不可控制性,這就給橋梁結(jié)構(gòu)的使用和維護(hù)帶來不便,鑒于此,介紹橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、設(shè)計的準(zhǔn)則以及橋梁結(jié)構(gòu)損傷評估方法等內(nèi)容,極大地方便了橋梁的養(yǎng)護(hù)工作。

燃油消耗率是檢測發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的一個重要指標(biāo),本文設(shè)計了用來監(jiān)測發(fā)動機(jī)燃油消耗量的系統(tǒng),即基于流量傳感器的油耗實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng),提出了監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,包括單片機(jī)硬件電路設(shè)計、開發(fā)系統(tǒng)控制軟件設(shè)計和上位機(jī)油耗管理軟件的開發(fā)。該系統(tǒng)操作方便,成本低廉,兼容性強(qiáng),具有廣闊的應(yīng)用前景。