專利名稱：一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架在我國(guó)得到了廣泛地應(yīng)用，而且在建筑規(guī)模上也也有較大的發(fā)展。2008年奧運(yùn)會(huì)主要場(chǎng)館鳥巢和水立方都是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的杰出作品。在社會(huì)中已有大量鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架被用于建造體育場(chǎng)館、火車站以及路邊分布眾多的加油站。鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架具有工業(yè)化程度高、自重輕、穩(wěn)定性高、外形美觀等特點(diǎn)。然而由于網(wǎng)架處于戶外環(huán)境中，長(zhǎng)期使用易發(fā)生腐蝕，還可能遇到突發(fā)載荷，網(wǎng)架坍塌事故時(shí)有發(fā)生。當(dāng)前網(wǎng)架健康監(jiān)測(cè)還多是通過人工定期進(jìn)行檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析來實(shí)現(xiàn)。通過人工方式對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)存在以下幾個(gè)問題:1.由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，人工檢測(cè)存在工作量大，工作環(huán)境惡劣，以致網(wǎng)架的健康監(jiān)測(cè)難以實(shí)施；2.當(dāng)前對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析軟件，不能夠通過直觀的方式表達(dá)網(wǎng)架的健康狀況，加大了健康監(jiān)測(cè)的專業(yè)性和難度，要求工作人員具備更加專業(yè)的知識(shí)和更強(qiáng)的勞動(dòng)量；3.通過人工的方式不能得到網(wǎng)架的實(shí)時(shí)健康信息，無(wú)法確定突發(fā)載荷對(duì)網(wǎng)架的實(shí)際影響。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠通過獲取網(wǎng)架本身及周圍環(huán)境的相關(guān)參數(shù)，分析得到網(wǎng)架本身的損傷情況以及各桿件的受力情況，對(duì)網(wǎng)架健康狀況進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)后激活網(wǎng)架中的報(bào)警系統(tǒng)，通知網(wǎng)架下人員撤離并以短信的形式告知相關(guān)工作人員。本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括由網(wǎng)架自身參數(shù)采集傳感器和環(huán)境參數(shù)采集傳感器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集層，與數(shù)據(jù)采集層連接將數(shù)據(jù)采集層采集到的信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼的數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)；與數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)連接對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理的數(shù)據(jù)處理中心，與數(shù)據(jù)處理中心連接用于將網(wǎng)架健康狀況直觀顯示在三維模型之上的三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將形成的網(wǎng)架健康狀況的三維模型上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過客戶端查看網(wǎng)架的健康狀況；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶端構(gòu)成監(jiān)測(cè)終端；在網(wǎng)架中安裝有與數(shù)據(jù)處理中心連接的報(bào)警系統(tǒng)。其進(jìn)一步是:所述的網(wǎng)架自身參數(shù)采集傳感器包括應(yīng)變傳感器、加速度傳感器和撓度傳感器；所述的環(huán)境參數(shù)采集傳感器包括雨量傳感器、雪量傳感器、風(fēng)速傳感器和溫度傳感器；上述傳感器對(duì)應(yīng)的安裝在鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架上。本實(shí)用新型的有益效果是:通過傳感器獲取網(wǎng)架本身及周圍環(huán)境的相關(guān)參數(shù)。通過數(shù)據(jù)處理中心中的網(wǎng)架健康分析系統(tǒng)分析得到網(wǎng)架本身的損傷情況以及各桿件的受力情況并對(duì)網(wǎng)架健康狀況進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)后激活網(wǎng)架中的報(bào)警系統(tǒng)，通知網(wǎng)架下人員撤離并以短信的形式告知相關(guān)工作人員。通過三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將網(wǎng)架損傷情況以及桿件受力情況直觀的反映在網(wǎng)架的三維模型中，將網(wǎng)架健康監(jiān)測(cè)情況上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的信息，所有相關(guān)人員都可以通過網(wǎng)絡(luò)客戶端隨時(shí)隨地了解網(wǎng)架的健康狀況，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并與相關(guān)人員協(xié)商處理方法。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括由網(wǎng)架自身參數(shù)采集傳感器和環(huán)境參數(shù)采集傳感器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集層，與數(shù)據(jù)采集層連接將數(shù)據(jù)采集層采集到的信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼的數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)；與數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)連接對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理的數(shù)據(jù)處理中心，安裝在網(wǎng)架中與數(shù)據(jù)處理中心連接的報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)網(wǎng)架存在安全隱患時(shí)，數(shù)據(jù)處理中心以短信的形式通知相關(guān)工作人員，并調(diào)動(dòng)網(wǎng)架中的報(bào)警系統(tǒng)通知網(wǎng)架下人員撤離。其中，網(wǎng)架自身參數(shù)采集傳感器包括應(yīng)變傳感器、加速度傳感器和撓度傳感器。環(huán)境參數(shù)采集傳感器包括雨量傳感器、雪量傳感器、風(fēng)速傳感器和溫度傳感器；上述傳感器對(duì)應(yīng)的安裝在鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架上。傳感器不僅采集網(wǎng)架本身的參數(shù)，還采集相關(guān)的環(huán)境參數(shù)。通過理論計(jì)算，給出傳感器最佳布置位置。由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且傳感器的數(shù)量較多，傳統(tǒng)有線傳感器的布線非常困難有時(shí)是不能實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型中的所述的各種傳感器采用無(wú)線傳感器。工作原理:信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)將不同傳感器采集到的信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼，并通過互聯(lián)網(wǎng)將信息傳輸給數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心通過模態(tài)分析方法得到網(wǎng)架損傷情況，通過有限元分析方法得到網(wǎng)架的受力情況，并結(jié)合環(huán)境因素綜合分析網(wǎng)架的健康狀況。對(duì)其安全性和適應(yīng)性進(jìn)行綜合評(píng)估，查找安全隱患。當(dāng)網(wǎng)架存在安全隱患時(shí)，以短信的形式通知相關(guān)工作人員，并調(diào)動(dòng)網(wǎng)架中的報(bào)警系統(tǒng)通知網(wǎng)架下人員撤離。三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)分析得到的網(wǎng)架健康狀況，在網(wǎng)架的三維模型中直觀的反映出來。將網(wǎng)架的受損情況以塊狀以不同色彩的透明塊狀顯示，桿件的應(yīng)力情況以桿件顏色深淺來反映。當(dāng)應(yīng)力較大桿件出現(xiàn)在受損嚴(yán)重部位時(shí)，即說明該部位需要進(jìn)行加固或更換新桿件。并將不同環(huán)境參數(shù)以不同背景色的方式顯示在三維模型中，并根據(jù)顏色的深淺表示環(huán)境的惡劣程度。將網(wǎng)架三維虛擬健康狀況上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)等都可以通過客戶端訪問服務(wù)器，隨時(shí)隨地了解網(wǎng)架的健康狀況。并且有助于不同地點(diǎn)的相關(guān)工作人員遠(yuǎn)程協(xié)商，更好地處理網(wǎng)架存在的健康問題。當(dāng)網(wǎng)架存在安全隱患時(shí)，以短信的形式通知相關(guān)工作人員，并調(diào)動(dòng)網(wǎng)架中的報(bào)警系統(tǒng)通知網(wǎng)架下人員撤離。具體工作流程如下:1、安裝傳感器。通過模態(tài)計(jì)算，以最優(yōu)配置在網(wǎng)架上安裝相應(yīng)的傳感器，包括應(yīng)變傳感器、撓度傳感器和加速度傳感器以及雨量傳感器、雪量傳感器、風(fēng)速傳感器和溫度傳感器。2、通過三維建模軟件，建立鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維模型，并在模型中標(biāo)記傳感器的類型和安裝位置。3、信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)，將傳感器采集到的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過互聯(lián)網(wǎng)將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。4、數(shù)據(jù)處理中心。根據(jù)網(wǎng)架個(gè)部位的頻率和振型變化，通過模態(tài)分析得到網(wǎng)架各部位的損傷情況。5、數(shù)據(jù)處理中心中的網(wǎng)架健康評(píng)估系統(tǒng)。將網(wǎng)架的損傷情況與網(wǎng)架桿件的受力情況以及網(wǎng)架所處的環(huán)境綜合分析網(wǎng)架的健康狀況，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)后啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。6、報(bào)警系統(tǒng)。在網(wǎng)架上安裝警報(bào)器，能夠接受健康評(píng)估系統(tǒng)的指令，在網(wǎng)架處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，可以通知網(wǎng)架下人員及時(shí)撤離。報(bào)警系統(tǒng)還能夠通過短信通知相關(guān)工作人員網(wǎng)架存在的明顯隱患。7、三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。能夠?qū)⒕W(wǎng)架當(dāng)前的健康狀況，虛擬顯示在網(wǎng)架三維模型中，是工作人員可以直觀的了解網(wǎng)架存在的健康問題。8、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。能夠?qū)⒎从尘W(wǎng)架健康狀況的三維模型上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供實(shí)時(shí)訪問。工作人員可以通過聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)了解網(wǎng)架當(dāng)前的健康狀況，并可與相關(guān)人員遠(yuǎn)程協(xié)商處理隱患的方案。
權(quán)利要求1.一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括由網(wǎng)架自身參數(shù)采集傳感器和環(huán)境參數(shù)采集傳感器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集層，與數(shù)據(jù)采集層連接將數(shù)據(jù)采集層采集到的信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼的數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)；與數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)連接對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理的數(shù)據(jù)處理中心，與數(shù)據(jù)處理中心連接用于將網(wǎng)架健康狀況直觀顯示在三維模型之上的三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將形成的網(wǎng)架健康狀況的三維模型上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過客戶端查看網(wǎng)架的健康狀況；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶端構(gòu)成監(jiān)測(cè)終端；在網(wǎng)架中安裝有與數(shù)據(jù)處理中心連接的報(bào)警系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的網(wǎng)架自身參數(shù)采集傳感器包括應(yīng)變傳感器、加速度傳感器和撓度傳感器；所述的環(huán)境參數(shù)采集傳感器包括雨量傳感器、雪量傳感器、風(fēng)速傳感器和溫度傳感器；上述傳感器對(duì)應(yīng)的安裝在鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的各種傳感器采用無(wú)線傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的三維虛擬現(xiàn)實(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，涉及鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)由網(wǎng)架自身參數(shù)采集傳感器和環(huán)境參數(shù)采集傳感器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集層，與數(shù)據(jù)采集層連接將信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼的數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)；與數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)連接預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理的數(shù)據(jù)處理中心，與數(shù)據(jù)處理中心連接用于將網(wǎng)架健康狀況直觀顯示在三維模型之上的三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，三維虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將形成的網(wǎng)架健康狀況的三維模型上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過客戶端查看網(wǎng)架的健康狀況；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶端構(gòu)成監(jiān)測(cè)終端；在網(wǎng)架中安裝有報(bào)警系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)將網(wǎng)架損傷情況以及桿件受力情況直觀的反映在網(wǎng)架的三維模型中，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患處理。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202979029SQ201220663528
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者王勇, 謝東, 徐覺慧, 王浩, 殷惠光, 劉紅玲, 李雁, 李長(zhǎng)青, 王寧 申請(qǐng)人:徐州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心