專利名稱：無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，用于橋梁、建筑物、飛機(jī)、船舶的結(jié)構(gòu)靜力測試，疲勞測試，載荷實(shí)驗(yàn)，吊裝變形檢測等過程中實(shí)時(shí)應(yīng)變檢測分析，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，對(duì)應(yīng)力集中點(diǎn)超過承受力時(shí)報(bào)警。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)變測試儀都是在整個(gè)結(jié)構(gòu)中選出幾個(gè)測試點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)變檢測，將檢測到的變形量傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測點(diǎn)受力應(yīng)變分析，依此來判斷整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。在選擇檢測點(diǎn)時(shí)往往都是承重較大的點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)簡單，各部件之間相互作用力比較小的時(shí)候，這種檢測能夠滿足工程要求。但是現(xiàn)在的各種結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，僅僅靠檢測單純的幾個(gè)承重支柱的變形量，不能夠滿足對(duì)于復(fù)雜機(jī)構(gòu)的分析依據(jù)。因?yàn)楦鞑考g的相互作用力變得復(fù)雜， 各部件組合成一個(gè)有機(jī)的整體，對(duì)其進(jìn)行受力分析，必須整體考慮。這種情況下通過增加測試點(diǎn)，后將各個(gè)測試點(diǎn)的應(yīng)變量進(jìn)行分析，不能夠體現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。將整個(gè)結(jié)構(gòu)中某一點(diǎn)的變形量進(jìn)行測試分析，以某一點(diǎn)的受力情況來推斷整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力、結(jié)構(gòu)是否合理，已不適合現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)展要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有應(yīng)變檢測系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體受力分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測應(yīng)力集中點(diǎn)受力過大報(bào)警的問題，本實(shí)用新型提供了一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)某一點(diǎn)的應(yīng)變檢測、變形量數(shù)據(jù)保存，而且還可以通過已知點(diǎn)的變形量計(jì)算出其他點(diǎn)的變形量、 進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體受力分析，對(duì)應(yīng)力集中點(diǎn)超過承受力時(shí)報(bào)警。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，包括—個(gè)以上的應(yīng)變采集基站，包括一個(gè)以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)及對(duì)應(yīng)力集中點(diǎn)超過承受力時(shí)報(bào)警；一個(gè)以上信號(hào)接收放大中繼站，通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站相通，接收上述發(fā)送信號(hào)并對(duì)信號(hào)打包；信號(hào)接收機(jī)，通過GPRS與信號(hào)接收放大中繼站相通，用于接收上述打包后信號(hào)； 和PC機(jī)，通過INTERNET或RS232與信號(hào)接收機(jī)相連，安裝有三維模型受理分析軟件，進(jìn)行整體受力分析對(duì)應(yīng)力集中點(diǎn)超過承受力時(shí)報(bào)警。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述應(yīng)變采集基站包括用于將待測結(jié)構(gòu)的物理變形量轉(zhuǎn)化成模擬量的應(yīng)力檢測模塊、用于將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的AD模塊、用于打包數(shù)字量的CPU 和傳輸打包數(shù)字量的無線通信模塊，所述應(yīng)力檢測模塊與AD模塊電連接，所述AD模塊與無線通信模塊同時(shí)電連接CPU。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述應(yīng)變采集基站還包括風(fēng)速加速度檢測模塊、用于檢測應(yīng)變采集基站周圍環(huán)境溫度的溫度檢測模塊、用于檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊，風(fēng)速加速度檢測模塊、溫度檢測模塊和基站電壓溫度檢測模塊均與CPU電連接。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述放大中繼站包括GPRS通信模塊、無線通信接收模塊、 中繼站電壓溫度檢測模塊和MCU，所述MCU輸入端電連接GPRS通信模塊、無線通信接收模塊和中繼站電壓溫度檢測模塊，所述MCU輸出端電連接GPRS通信模塊和無線通信接收模塊。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)為ISM。本實(shí)用新型有益效果可以實(shí)現(xiàn)三維模型受力分析功能，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的應(yīng)力集中點(diǎn)、承載點(diǎn)受力超過最大承載力，無線應(yīng)變系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)使用簡單方便，無線通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸方穩(wěn)定、 抗干擾能力強(qiáng)，整個(gè)測量系統(tǒng)具有極高的測量精度，無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以組成龐大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，支持上千個(gè)測點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，易于安裝、保養(yǎng)、維護(hù)。

圖1為本實(shí)用新型原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型應(yīng)變采集基站硬件構(gòu)成示意圖；圖3為本實(shí)用新型信號(hào)接收放大中繼站硬件構(gòu)成示意圖；圖中1、應(yīng)變采集基站，2、信號(hào)接收放大中繼站，3、信號(hào)接收機(jī)，4、PC機(jī)，5、GPRS 通信模塊，6、MCU，7、無線通信接收模塊，8、中繼站電壓溫度檢測模塊，9、應(yīng)力檢測模塊，10、 AD模塊，11、風(fēng)速加速度檢測模塊，12、溫度檢測模塊，13、CPU，14、無線通信模塊，15、基站電壓溫度檢測模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明，下述說明僅是示例性的，不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。參考附圖1，一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，包括一個(gè)以上的應(yīng)變采集基站1、一個(gè)以上信號(hào)接收放大中繼站2、信號(hào)接收機(jī)3和PC機(jī)4，其中應(yīng)變采集基站1包括一個(gè)以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)給信號(hào)接收放大中繼站2 ；信號(hào)接收放大中繼站2通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站1相通，接收上述發(fā)送信號(hào)并對(duì)信號(hào)打包；信號(hào)接收機(jī)3通過GPRS與信號(hào)接收放大中繼站2相通，用于接收上述打包后信號(hào)；PC機(jī)通過INTERNET或RS232與信號(hào)接收機(jī)3相連，安裝有三維模型受理分析軟件可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行歸類、整理、轉(zhuǎn)化、分析，形成待測待測結(jié)構(gòu)的變形曲線圖、應(yīng)力集中點(diǎn)超載報(bào)警。所述無線通信網(wǎng)絡(luò)為ISM，當(dāng)然本領(lǐng)域人員可以想到其可以采用GSM代替。參考附圖2，所述應(yīng)變采集基站1主要功能是采集待測結(jié)構(gòu)的變形量、對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、無線傳輸，其包括用于將待測結(jié)構(gòu)的物理變形量轉(zhuǎn)化成模擬量的應(yīng)力檢測模塊9、用于將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的AD模塊10、用于打包數(shù)字量的CPU13和傳輸打包數(shù)字量的無線通信模塊14，所述應(yīng)力檢測模塊9與AD模塊10電連接，所述AD模塊10與無線通信模塊 14同時(shí)電連接CPU13。為了確保應(yīng)變采集基站1溫度工作，所述應(yīng)變采集基站1還包括風(fēng)速加速度檢測模塊11、用于檢測應(yīng)變采集基站1周圍環(huán)境溫度的溫度檢測模塊12、用于檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊15，風(fēng)速加速度檢測模塊11、溫度檢測模塊 12和基站電壓溫度檢測模塊15均與CPU13電連接。參考附圖3所述放大中繼站2包括GPRS通信模塊5、無線通信接收模塊7、中繼站電壓溫度檢測模塊8和MCU6，所述MCU6輸入端電連接GPRS通信模塊5、無線通信接收模塊 7和中繼站電壓溫度檢測模塊8，所述MCU6輸出端電連接GPRS通信模塊5和無線通信接收模塊7。其中無線通信接收模塊7用于接收應(yīng)變采集基站1發(fā)出信號(hào)，由MCU6對(duì)信號(hào)進(jìn)行打包，GPRS通信模塊5進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線傳輸。中繼站電壓溫度檢測模塊8檢測自身電源電壓及其工作溫度。本實(shí)用新型使用、工作過程如下先將待測結(jié)構(gòu)做成三維模型，然后在PC機(jī)4導(dǎo)入受力分析軟件，根據(jù)待測結(jié)構(gòu)的不同，確定需要檢測的位置，并在三維模型中做出相應(yīng)的編號(hào)。同時(shí)把檢測點(diǎn)以外的結(jié)構(gòu)做成檢測點(diǎn)的受力函數(shù)，當(dāng)檢測點(diǎn)有力的變化時(shí)，其他點(diǎn)依據(jù)設(shè)定函數(shù)獲知受力大小，進(jìn)而可以進(jìn)行待測結(jié)構(gòu)的整體受力分析。根據(jù)在三維模型中設(shè)定檢測點(diǎn)的位置、編號(hào)，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中安放傳感器，并且使其編號(hào)與模型中的編號(hào)一致，使得在實(shí)際結(jié)構(gòu)中采集的應(yīng)變能夠傳至模型中相應(yīng)的位置。實(shí)際機(jī)構(gòu)的變形通過傳感器進(jìn)行采集，采集數(shù)據(jù)由應(yīng)變采集基站1 通過無線發(fā)送的方式送至信號(hào)接收機(jī)3后經(jīng)PC機(jī)4送至三維模型的預(yù)定檢測點(diǎn)。當(dāng)所有的檢測點(diǎn)都得到一次變形量時(shí)，三維模型受力分析軟件就可以求的其他相關(guān)點(diǎn)的受力大小， 以及整個(gè)結(jié)構(gòu)在相互作用力的影響下，整個(gè)機(jī)構(gòu)的應(yīng)力集中點(diǎn)、承受最大應(yīng)力點(diǎn)、以及任意一個(gè)點(diǎn)的受力大小均得到體現(xiàn)。應(yīng)變信號(hào)通過無線傳輸，信號(hào)穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，使無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以組成龐大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，保證了對(duì)復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)的檢測。檢測距離過大，可以通過信號(hào)接收放大中繼站2延長通信距離，可以對(duì)機(jī)構(gòu)某點(diǎn)變形曲線圖進(jìn)行描繪、 變形趨勢進(jìn)行預(yù)測，重要的是實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)、應(yīng)力集中點(diǎn)、超載報(bào)警的功能。
權(quán)利要求1.一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)以上的應(yīng)變采集基站(1)，包括一個(gè)以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)；一個(gè)以上信號(hào)接收放大中繼站(2)，通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站(1)相通，接收上述發(fā)送信號(hào)并對(duì)信號(hào)打包；信號(hào)接收機(jī)(3)，通過GPRS與信號(hào)接收放大中繼站(2)相通，用于接收上述打包后信號(hào)；和PC機(jī)，通過INTERNET或RS232與信號(hào)接收機(jī)(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)變采集基站(1) 包括用于將待測結(jié)構(gòu)的物理變形量轉(zhuǎn)化成模擬量的應(yīng)力檢測模塊(9)、用于將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的AD模塊(10)、用于打包數(shù)字量的CPU (13)和傳輸打包數(shù)字量的無線通信模塊 (14)，所述應(yīng)力檢測模塊(9)與AD模塊(10)電連接，所述AD模塊(10)與無線通信模塊(14) 同時(shí)電連接CPU (13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)變采集基站(1) 還包括風(fēng)速加速度檢測模塊(11)、用于檢測應(yīng)變采集基站(1)周圍環(huán)境溫度的溫度檢測模塊(12)、用于檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊(15)，風(fēng)速加速度檢測模塊(11 )、溫度檢測模塊(12)和基站電壓溫度檢測模塊(15)均與CPU (13)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述放大中繼站(2)包括GPRS通信模塊(5)、無線通信接收模塊(7)、中繼站電壓溫度檢測模塊(8)和MCU (6)，所述MCU (6)輸入端電連接GPRS通信模塊(5 )、無線通信接收模塊(7 )和中繼站電壓溫度檢測模塊(8 )，所述MCU (6)輸出端電連接GPRS通信模塊(5 )和無線通信接收模塊(7 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述無線通信網(wǎng)絡(luò)為ISM0
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，包括一個(gè)以上的應(yīng)變采集基站，包括一個(gè)以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)及對(duì)應(yīng)力集中點(diǎn)超過承受力時(shí)報(bào)警；一個(gè)以上信號(hào)接收放大中繼站，通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站相通，接收上述發(fā)送信號(hào)并對(duì)信號(hào)打包；信號(hào)接收機(jī)，通過GPRS與信號(hào)接收放大中繼站相通，用于接收上述打包后信號(hào)；和PC機(jī)，通過INTERNET或RS232與信號(hào)接收機(jī)相連,安裝有三維模型受理分析軟件，進(jìn)行整體受力分析對(duì)應(yīng)力集中點(diǎn)超過承受力時(shí)報(bào)警。可以實(shí)現(xiàn)三維模型受力分析功能，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的應(yīng)力集中點(diǎn)、承載點(diǎn)受力超過最大承載力。
文檔編號(hào)G01B21/32GK202002636SQ201120001758
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者杜玉杰, 林春錫, 石愛平, 紀(jì)延俊, 黃超 申請(qǐng)人:濱州學(xué)院