[实用新型]大跨度结构无线监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监测系统，尤其涉及一种大跨度建筑结构的无线监测系统。

背景技术

钢结构在吊装施工时，主架的组装和焊接在临时支撑塔架上进行，待整体合拢后，再将临时支撑塔架拆除(此过程称为卸载)。由于屋顶钢结构重量较大，且要求卸载中结构整体分级同步卸载，严格进行比例控制。因此，卸载控制点多，单点卸载吨位大，卸载难度非常大。这就需要对钢结构的关键构件在整个卸载过程中的应力进行有效监测，以确保卸载过程中的安全性。

由于卸载监测范围覆盖面广，测点数量多，数据采集时间短，测点布置条件差，而且测点布置工作与钢结构安装施工同步进行，所以如果采用传统的有线数据采集与传输方案，会由于需要繁杂冗长的信号线、电源线以及专门的监测用房，造成监测工作与施工单位安装作业的相互影响。

也有采用无线监测的，如2009年9月2日公开的的中国专利申请，公开号为CN101520381A，公开了一种基于太阳能供电与传感器的钢结构建筑无线监测系统，其主要由计算机工作站、基站和若干个监测单元组成；计算机工作站采用串口或USB口与基站的单片机相连，进行数据交互，基站与监测单元通过无线收发模块进行数据的无线信号传输。其结构较为复杂、组网不灵活。

实用新型内容

本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种大跨度结构无线监测系统，其系统简洁、稳定性好。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：其包括采集模块、传输模块、数据处理模块，采集模块与数据处理模块之间通过传输模块无线通信。

屋盖钢结构跨度大，覆盖面积也大，受力非常复杂。为了对钢结构在卸载全过程中的应力变化进行监测，研制了基于静态应变无线数据采集与传输的应力监测系统。该系统最大的特点是无需现场布线，所有指令和采集到的数据都采用无线数字信号进行传输，最大限度的降低了监测布点等工序与现场施工的相互影响。

采集模块采用振弦式数码应变计，振弦式数码应变计用于获得监测规定部位钢结构构件的应力信息。振弦式数码应变计采用振弦理论设计制造，具有以下优点：1.高灵敏度、高精度、高稳定性，适合长期监测；2.以频率为传输信号，抗干扰能力强，在长距离传输中不失真；3.具有良好的卷预案性能和防水性能；4.采用脉冲激振方式激振，测试速度快。

传输模块采用GPRS模式通信，传输模块还包括A/D转换器，A/D转换器分别与无线接收模块、无线发射模块连接。传输模块采集振弦式数码应变计传来的信息，对模拟信号进行调制、处理，转换为数字信号，通过无线发射将信号传输给数据处理模块。

传输模块的转换和信号的发射不用外接电源，而是用自带的电池。不进行测试时，系统按照预先设定的时间处于休眠状态，在需要测试时系统按时醒来。应力监测系统采用嵌入式操作系统和用户软件实现数据采集、数据处理和分析、数据存储和管理等功能，并对各子系统进行统一的控制和管理，使各子系统在物理上、逻辑上和功能上联动和协同工作。

无线数据采集和传输的工作原理是：由数据处理模块向被赋予唯一编码的传输模块发送含有具体编号的数据包，点名让指定的振弦式数码应变计采集数据。对应的应变计收到采集命令后，采集数据并发回。期间，所有未被点到名的应变计保持在低能耗监听状态，不做无效数据采集以降低消耗。

数据处理模块为PC机。

基于静态应变无线数据采集与发射的应力监测系统，克服了在现场布设复杂信号线和电源线的困难，也减少了监测工作与现场施工之间的相互影响。经过在大跨度钢结构卸载过程中的应用实践，证明该系统的简洁性、有效性和稳定性，可以广泛应用于其它类似结构的施工监测。

本实用新型的有益效果是：在功能上做到真正意义上的零线路布置，长期全天候工作。根据钢结构建筑响应特性，实现各类物理参数的监测。根据钢结构建筑跨度大、分布面广的特性，实现传感器监测点的传输接力、灵活组网。

附图说明

图1为本实用新型的电路模块示意图。

具体实施方式

本实用新型的系统包括采集模块、传输模块、数据处理模块，采集模块与数据处理模块之间通过传输模块无线通信。

采集模块采用振弦式数码应变计。传输模块采用GPRS模式通信，传输模块还包括A/D转换器，A/D转换器分别与无线接收模块、无线发射模块连接。数据处理模块为PC机。

实际使用时，每榀主桁架中选取两端和中间的上弦杆、斜腹杆和下弦杆作为测试对象，在相应位置设置振弦式数码应变计。测点在钢结构的平面分布基本上覆盖了整体钢结构。