一种用于大型地震模拟研究设施的健康监测系统

摘要

本发明提供一种用于大型地震模拟研究设施的健康监测系统，包括传感器、数据采集模块、云服务器、数据处理模块、远程监控终端及预警模块。所述传感器包括动态应变仪、位移传感器、加速度/速度传感器，用于获取大型地震模拟研究设施的应变、位移、加速度及速度信息；所述数据采集模块将传感器采集的信号转换成实时数据，并上传到云服务器；所述数据处理模块对上传的数据进行处理、分析及判别，当采集信号超过设定的报警阀值时，预警模块进行报警。本发明提供的健康监测系统，实时监控大型地震模拟研究设施的应变、位移及动力响应，并提供预警报警，全面掌握研究设施运行状态的同时保障了结构安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大型地震模拟研究设施的健康监测系统，属于土木工程健康监测领域。

背景技术

大型地震模拟研究设施一般包括地震模拟振动台、实验室结构及其他配套系统，主要用于大比例尺甚至足尺模型的地震模拟试验，更为真实、准确地呈现地震下的结构反应及破坏模式，为研究工程结构地震反应和破坏机理提供数据支撑。

大型地震模拟振动台具有台面尺寸大、试验负荷高、激振加速度大、运动位移及工作频率范围宽等特点，其运行过程中会对振动台基础、实验室结构及周围环境产生明显的影响，因此大型地震模拟研究设施的健康监测意义重大。

而目前对于此类大型地震模拟研究设施并没有针对性的健康监测系统及监测方法。

发明内容

本发明针对目前缺乏针对大型地震模拟研究设施健康监测的问题，提出一种用于大型地震模拟研究设施的健康监测系统，主要包括动态应变仪、加速度/速度传感器、数据采集模块、云端服务器、数据处理模块、预警模块及远程监控终端。该系统通过传感器监测振动台基础及实验室结构的动应力、动应变、加速度及速度，利用数据采集模块采集数据并上传至云端服务器；通过数据处理模块对上传的采集数据进行处理、分析并判断是否超过预先设定的报警阀值，处理数据结果及图形实时显示在远程监控终端；超过报警阀值时，预警模块进行报警。本发明能够实时监控大型地震模拟研究设施的应力应变及动力响应，并提供预警报警。

优选地，所述的动态应变仪布设在大型地震模拟研究设施主体结构振动台基础周边跨框架柱底部、屋架主结构跨中底部、吊车梁跨中底部

优选地，所述的位移、加速度/速度传感器，布设在振动台基础角部、距离振动台10m远地面处、实验室主体振动台基础周边跨结构柱底部、屋架主结构跨中底部及填充墙板的中央位置。

优选地，所述的数据采集模块，当信号变化超过10％时，自动触发，能够同时采集处理应变、位移、加速度及速度信号，并实时上传至云端服务器。

优选地，所述的预警阀值，动应变预警阀值为0.0002，位移预警阀值0.1mm，加速度预警阀值为0.08g，速度预警阀值为10mm/s。

优选地，大型地震模拟研究设施中的振动台的台面尺寸大于6m*6m。

本发明的有益效果：本系统能够实时监控大型地震模拟研究设施的应力应变及动力响应，并提供预警报警，全面掌握研究设施运行状态的同时提高了结构安全性，具有较高的工程应用价值。

附图说明

图1为根据本发明的实施方案的用于大型地震模拟研究设施的健康监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为清楚地说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本发明公开的应用或用途。

参照附图1，本实施例中的用于大型地震模拟研究设施的健康监测系统主要可以包括动态应变仪、加速度/速度传感器、数据采集模块、云端服务器、数据处理模块、预警模块及远程监控终端。该系统通过传感器监测大型地震模拟研究设施的振动台基础及实验室结构的动应力、动应变、加速度及速度，利用数据采集模块采集数据并上传至云端服务器；通过数据处理模块对上传的采集数据进行处理、分析并判断是否超过预先设定的报警阀值，处理数据结果及图形实时显示在远程监控终端；超过报警阀值时，预警模块进行报警。本发明能够实时监控大型地震模拟研究设施的应力应变及动力响应，并提供预警报警。

更具体地，例如动态应变仪可以由采用无线动态应变测量分析技术，适用于振动台运动状态下的应力应变测量，同时解决测点布线不便的问题；加速度/速度传感器可以采用磁电式速度传感器，包含加速度、速度两个工作档位，速度量程0.6m/s，加速度量程20m/s2，可实现0.1～100Hz带宽的振动加速度/速度测量；数据采集模块可以采用在线监测分析系统，可实现应变、应力、加速度、速度、位移、温度、风速等多种物理量的采集；云端服务器可以采用ECS通用型g6阿里云服务器，实现数据的传输、存储；数据处理模块可以采用python的PaddleDetection模块，结合项目需要，进模块扩展开发形成定制数据处理模块；预警模块及远程监控终端可以基于windows监控预警软件以及终端。

在实际应用中，所述动态应变仪可以布设在大型地震模拟研究设施主体结构振动台基础(例如台面尺寸不小于6m*6m)周边跨框架柱底部、框架柱顶部、屋屋架主结构跨中底部、吊车梁跨中底部，总计数量为10组或者根据需要设置其他的数量。

所述位移、加速度/速度传感器可以布设在振动台基础角部、距离振动台10m远地面处、实验室主体振动台基础周边跨结构柱底部、屋架主结构跨中底部及填充墙板的中央位置，位移、加速度/速度传感器总计数量为各10组或者其他数量。

可以设定，当应变、加速度或速度任一信号变化超过10％或其他数值时，所述数据采集模块采集系统自动触发。数据采集模块能够同时监测采集处理静应变、动应变、加速度及速度信号，并实时上传至云端服务器。

所述的预警阀值，动应变预警阀值可以设定为0.0002，位移预警阀值可以设定为0.1mm，加速度预警阀值可以设定为0.08g，速度预警阀值可以设定为10mm/s。当采集数据超过相应的阀值时，报警预警模块开始工作，实现报警。当然，也可以根据具体情况设置其他的预警阈值。

本实施例所提出的一种用于大型地震模拟研究设施的健康监测系统，能够实时监控大型地震模拟研究设施的应力应变及动力响应，并提供预警报警，全面掌握研究设施运行状态的同时提高了结构安全性，具有较高的工程应用价值。

虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述，但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解，可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下，对本发明的实施例能够进行改动和修改。