基于振弦式传感器的钢构建筑监测预警系统的设计

摘要

随着国家经济建设事业的发展，各种大型钢构建筑越来越多。保障这些大型钢构建筑安全运营，对钢构建筑安全状况进行预警和监测具有重要的社会和经济意义。本文在对岩土工程中广泛应用的振弦传感器进行研究的基础上，设计一套钢构建筑安全监测预警系统。
　　 本钢构建筑安全监测预警系统采用分布式数据采集方式，由监测节点模块、中间子站和监控主站三个层次组成，具有对多种物理量进行自动数据采集、分析、显示、预警、存储和查询等功能。预警系统主站监测软件采用C＃面向对象语言编写，应用了泛型、委托、组件化开发等多种软件开发技术，使软件具有操作方便简单，人机界面友好，可扩展性强，健壮稳定易于维护等特点。
　　 本文对振弦传感器的特性和工程应用进行研究，在此基础上创新的设计了监测节点模块硬件电路和控制程序，对振弦传感器的激振、拾振和测频系统也进行了新的设计。监测节点模块可以将多种传感器信号统一转换为频率信号，简化对传感器信号处理的过程，便于挂载多种形式的传感器，实现对监测节点的“立体式”监测。振弦传感器采用单线圈结构，并且应用光电管结合MCU进行振动信号反馈，不但简化了硬件电路，而且解除了激振和拾振中电磁干扰问题，提高了测量的精度和稳定性。激振中采用的扫频技术也使振弦的起振更加稳定可靠。
　　 该监测预警系统软件设计稳定可靠、功能齐全、界面友好具有很强的可靠性和可扩展性，节点模块和振弦式传感器设计中新技术的应用也使其测量结果具有很高的精度和抗干扰能力。该系统非常适合在野外环境对大型钢构建筑安全情况进行预警和监测，具有广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究现状

1.3.1振弦传感技术

1.3.2监测自动化技术

1.4本课题完成的主要工作

第二章振弦式传感器

2.1传感器的基本概念

2.1.1线性度

2.1.2灵敏度

2.1.3精度

2.1.4迟滞

2.1.5重复性

2.2振弦式传感器的基本结构及工作原理

2.2.1振弦式传感器的基本组成

2.2.2振弦式传感器的数学模型

2.2.3振弦式传感器的工作原理

2.3振弦式传感器特性分析

2.3.1灵敏度

2.3.2输入输出特性

2.4振弦式传感器的应用

2.4.1工程应用的优势

2.4.2裂缝监测

2.4.3锚索应力监测

2.4.4岩性变形监测

2.4.5传感仪器选型的依据

2.5振弦式传感器的激励方式

2.5.1连续激励方式

2.5.2间歇激励方式

第三章监测预警系统设计

3.1监测预警系统架构设计

3.1.1监测预警系统的通讯

3.1.2监测节点模块设计

3.1.3中间子站设计

3.2单线圈光电管式振弦传感器及测频系统的设计

3.2.1基本原理

3.2.2激振与感应电路

3.2.3控制器软件设计

3.2.4.等精度测频设计

第四章上位机监控软件设计

4.1软件的功能介绍

4.2软件设计的架构

4.2.1通讯模块

4.2.2预警模块

4.2.3数据查询模块

4.2.4监测显示模块

4.2.5数据库模块

4.3开发组件

4.3.1监测节点按钮的开发

4.3.2节点温度显示组件

4.3.3频谱分析显示组件

4.3.4示波器窗口组件

4.4软件的数据库设计

4.4.1 Access数据库

4.4.2数据表的设计

第五章结束语与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢