一種大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制系統的製作方法

2023-05-10 23:50:11 3

專利名稱：一種大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制系統的製作方法
技術領域：
本發明為一種大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制技術，涉及建築工程 技術、結構測試技術和網絡通訊技術領域，具體指一種將結構應力應變測試技術、結構整體 傾斜變形和撓度變形監測技術、結構低頻振動測試技術和網絡通訊技術集成應用的一門專 業技術，應用於大型及複雜結構施工過程的安全監測。
背景技術：
當前，隨著國內外建築施工工藝不斷快速發展，一些施工項目為了加快施工進度， 縮短施工工期，經常採用整體運輸，整體滑移，整體吊裝等新型施工技術手段。特別，在一些大型複雜結構採用新型施工工藝過程中，因這些結構的受力複雜，施 工工藝新穎，因此在施工過程中，如控制不當或出現特殊情況，就有可能導致意外事故發 生。因此，如何監測和控制結構的應力變化、整體傾斜變形、結構撓度變形和水平度以及結 構振動幅度、頻率等等就顯得尤為重要。採用何種技術手段來監測並反饋控制結構施工過 程中各個參數的變化情況就成了監測和控制技術的一個新課題。

發明內容
本發明的目的為克服上述現有技術存在的缺失，而提出的一種將結構應力應變測 試技術、結構整體傾斜變形和撓度變形監測技術、結構低頻振動測試技術和網絡通訊技術 集成應用。本發明的技術是一種在大型複雜結構施工過程中(特別是一些採用新型施工工 藝，存在未知風險的工程施工中)採用的監測控制技術，主要是將監測大型複雜結構施工 過程中各種參數變化的多種監測傳感器通過各個分系統進行監測信號採集，再通過無線網 絡傳輸系統將監測數據傳送至中央控制計算機系統進行實時顯示，並通過配套軟體對結構 在該施工工況下的安全性進行分析，一旦出現結構受力、變形、振幅或振動頻率等參數有超 出安全範圍的預兆，可馬上反饋給施工是指揮系統對施工進程進行控制，從而達到確保施 工過程安全的功用。該成套控制技術主要包括多通道分布式應力應變監測系統1，高聳結構整體傾斜 變形監測系統2，大跨度結構撓度及水平度變形監測系統3，建築結構低頻振動監測系統4 以及數據通訊系統5、無線網絡數據傳輸系統6和中央控制計算機系統7綜合集成。其連接 關係如附圖1所示，多通道分布式應力應變監測系統、高聳結構整體傾斜變形監測系統、大 跨度結構撓度及水平度變形監測系統、建築結構低頻振動監測系統為並列關係，在監測時 各自監測結構施工過程中相關的參數，然後各個子系統監測到的數據通過無線網絡數據傳 輸系統傳輸至監測控制中心的中央控制計算機系統，供監測技術人員查看、分析。綜上所述，這種大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制技術，應用於大型 複雜結構施工程中，能真正做到對結構的應力變化、整體傾斜變形、結構撓度變形和水平度 以及結構振動幅度、頻率等重要參數進行監測，並能很好地解決大型複雜結構實時監測的數據通訊難題，通過無線網絡傳輸做到實時監測，解決了施工現場監測通訊線易被損壞的 難題，同時能實時將監測數據反饋給施工指揮系統進行施工進程的控制，並起到了良好的 預警作用。該技術填補了國內大型複雜結構系統性監測的空白。



框圖；所述的多通道分布式應力應變監測系統1，對爐頂結構及相關支撐結構400個監 測點進行應力應變監測，包括在每個監測點上安裝應力應變監測傳感器8，每四個距離最近 的應力應變監測傳感器8與數據採集模塊9連接，數據採集模塊9的信號與一個A/D轉換 模塊10連接，全部A/D轉換模塊10輸出的信號通過數據通訊系統5，與應力應變監測計算 機11以數據傳輸方式連接。對長X寬X高為22mX 22mX 60m的爐頂在標高46. 3m高空滑移過程進行整體傾 斜變形監測的高聳結構整體傾斜變形監測系統2，其包括數據通訊系統5，雷射發射器12， 雷射投射點接收覘板13，攝像設備14，圖像採集卡15和傾斜變形監測計算機16以數據傳 輸方式連接組成。對長約60m的高爐爐頂滑移桁架進行爐頂滑移過程的跨中撓度變形監測和對爐 頂49. 7m平臺進行整體水平度監測的大跨度結構撓度及水平度變形監測系統(3)，其包括 數據通訊系統5，連通管系統17，液位傳感器18和撓度及水平度監測計算機19以數據傳輸 方式連接組成；對高爐爐頂結構在整個拆裝過程進行低頻振動監測的建築結構低頻振動監測系 統4，其包括數據通訊系統5，加速度傳感器20，信號過濾系統21和低頻振動監測計算機22 以數據傳輸方式連接組成；所述的數據通訊系統5，其主要包括四個監測系統信號採集，經轉化與各自監測計 算機之間的傳輸和各監測計算機到無線網絡數據信號發射基站之間的傳輸連接；所述的無線網絡數據傳輸系統6，其包括無線網絡數據信號發射基站和無線網絡 數據信號接收基站。實施的主要步驟為首先在高爐爐頂結構相關需監測的部位安裝監測傳感器，上 述四個系統各自安裝好相關的監測設備並進行必要的調試，保證監測數據的準確可靠，並 各自將監測採集來的相關信號通過485通訊線引入到設置在高爐爐頂結構上的監測控制 箱內的各臺監測計算機，然後將四個系統各自監測的數據用485通訊線輸出到無線網絡數 據信號發射基站，通過無線網絡數據信號的發射傳輸信號至地面固定位置的監測控制中 心，監測控制中心的中央控制計算機將通過接收基站接收到的數據進行實時顯示、處理、並 進行必要的數據圖形模擬，供監測技術人員分析結構的安全情況，一旦出現監測數據異常 情況，監測中心可以立即停止施工操作並通過專用通訊設備報告施工指揮人員，從而對整 個施工過程進行控制，防止施工過程由於結構受力等情況引起的意外事故的發生。該大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制技術集成運用了結構應力應變 監測技術、結構變形監測以及結構振動測試技術，並進行了極大程度的改進和創新，並引入 了數據通訊、無線網絡傳輸等新型技術進行綜合運用，使監測控制技術的發展上了一個新 的層次。大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制技術對該鋼廠一號高爐大修工程 爐頂整體拆裝施工過程的測試結果與高爐爐頂結構及相關輔助結構精確的理論分析結果 及變形監測系統的測試結果良好吻合，說明該技術的成果穩定、可靠。
權利要求
一種大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制系統，其特徵是，包括多通道分布式應力應變監測系統(1)，高聳結構整體傾斜變形監測系統(2)，大跨度結構撓度及水平度變形監測系統(3)，建築結構低頻振動監測系統(4)，以及數據通訊系統(5)、無線網絡數據傳輸系統(6)和中央控制計算機系統(7)以數據傳輸方式連接組成。
2.如權利要求1所述的一種大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制系統，其特 徵是，所述的多通道分布式應力應變監測系統(1)，其包括在每個監測點上安裝應力應變監 測傳感器(8)，每四個距離最近的應力應變監測傳感器(8)與數據採集模塊(9)連接，數據 採集模塊(9)的信號與一個A/D轉換模塊(10)連接，全部A/D轉換模塊(10)輸出的信號 通過數據通訊系統(5)，與應力應變監測計算機(11)以數據傳輸方式連接；所述的高聳結構整體傾斜變形監測系統(2)，其包括數據通訊系統(5)，雷射發射器 (12)，雷射投射點接收覘板(13)，攝像設備(14)，圖像採集卡(15)和傾斜變形監測計算機 (16)以數據傳輸方式連接組成；所述的大跨度結構撓度及水平度變形監測系統(3)，其包括數據通訊系統(5)，連通管 系統(17)，液位傳感器(18)和撓度及水平度監測計算機(19)以數據傳輸方式連接組成； 所述的建築結構低頻振動監測系統(4)，其包括數據通訊系統(5)，加速度傳感器 (20)，信號過濾系統(21)和低頻振動監測計算機(22)以數據傳輸方式連接組成；所述的數據通訊系統(5)，其主要包括四個監測系統信號採集，經轉化與各自監測計算 機之間的傳輸和各監測計算機到無線網絡數據信號發射基站之間的傳輸連接；所述的無線網絡數據傳輸系統(6)，其包括無線網絡數據信號發射基站和無線網絡數 據信號接收基站。
全文摘要
本發明一種大型及複雜結構施工過程安全監測與成套控制系統，涉及建築工程技術、結構測試技術和網絡通訊技術領域，具體指一種將結構應力應變測試技術、結構整體傾斜變形和撓度變形監測技術、結構低頻振動測試技術和網絡通訊技術集成，應用於大型及複雜結構施工過程的安全監測，包括多通道分布式應力應變監測系統1，高聳結構整體傾斜變形監測系統2，大跨度結構撓度及水平度變形監測系統3，建築結構低頻振動監測系統4、以及數據通訊系統5、無線網絡數據傳輸系統6和中央控制計算機系統7，以數據傳輸方式連接組成。實時監測結構的應力變化、整體傾斜變形、結構撓度變形和水平度及結構振動幅度、頻率等參數，便於施工指揮、控制和調整施工進程。
文檔編號G05B19/048GK101957601SQ200910055139
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者包朝亮, 周仕仁, 張立華, 李樹彬, 李鵬, 王秋蓉, 鐘聲, 陳榮林 申請人:上海寶冶工程技術有限公司