CN101555717B - 驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，该系统包括行走单元、安全锚固锁紧装置、运动极限位置安全保障系统和智能化控制系统，所述的行走单元支撑可开启屋面，并驱动可开启屋面沿轨道行走开闭，所述的运动极限位置安全保障系统设置在建筑固定结构上，所述的行走单元、安全锚固锁紧装置和运动极限位置安全保障系统通过信号反馈传输控制系统和电气及控制系统连接智能化控制系统，该智能化控制系统对可开启屋面整个行走过程实时进行安全监控检测、自反馈和自动三维调整，使工作过程各机构部件应力值和应变值均处在安全运行的取值范围之内。与现有技术相比，本发明具有能适应柔性网架结构自由变形的智能化反馈和自动调整系统等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种网球场的可开启屋顶，尤其是涉及一种用于网球场的大型柔性结构的可开启屋顶。
背景技术
具有开启屋顶功能网架结构的网球场的核心技术是网球场网架屋顶动力开启系统技术的研发，是世界一流的智能化自动开启网架结构网球场屋顶的综合技术。其技术关键是结构刚度很小，结构特别柔，开启过程的动力传动载荷、温度应力等影响都会引起很大的结构变形，行走单元的独特设计配以世界一流的智能化自动控制技术保证了可移动屋面整个运动过程的受载状态和结构变形实时处在极小的脉动范围。
经相关检索，在国内外同类型的网球场中，已建成的可开启屋顶的网球场数量极少，且多为刚性的钢桁架结构。带有可开启功能的网球场且屋顶为柔性结构网架式的结构形式还未见报道。在国内仅有2007年完工的厦门奥网城网球场是具有网架型带有可开启屋顶功能的，属于类似技术。但由于原整体设计，建筑学风载系数的选用，屋面整体防水效果、消防要求的体现等项具体要求未能满足当地相关部门的工程验收要求，项目至今未能通过质检局总体验收而交付使用。随着生活水平不断提高，人们对文化和精神生活的要求日益丰富。建设世界一流的全天候、多功能体育运动设施，可有效提升场馆功能，实现一馆多用、节能减排、降低能耗，是提升城市文明形象，满足人们日益增长体育文化需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能适应柔性网架结构自由变形的智能化反馈和自动调整系统的用于网球场的大型柔性结构的可开启式屋顶。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，其特征在于，该系统包括行走单元、安全锚固锁紧装置、运动极限位置安全保障系统和智能化控制系统，所述的行走单元支撑可开启屋面，并驱动可开启屋面沿轨道行走开闭，所述的运动极限位置安全保障系统设置在建筑固定结构上，所述的行走单元、安全锚固锁紧装置和运动极限位置安全保障系统通过信号反馈传输控制系统和电气及控制系统连接智能化控制系统，该智能化控制系统对可开启屋面在整个行走过程实时进行安全监控检测、自反馈和自动三维调整，使工作过程各机构部件应力值和应变值均处在安全运行的取值范围之内，自动控制全工作行程，使可开启屋面安全、平稳、持久地运行。
所述的可开启屋面包括左右两组允许承载和变形极小的柔性网架屋面。
所述的行走单元包括4-16组，分别安装在左右两组柔性网架屋面下方与建筑固定结构之间，行走单元的独特设计保证了可移动屋面不论在工作和非工作状态均能抵抗风载、雪载、温度变形和地基沉降、地震、整体抗倾覆等极端状况，行走单元由变频电机和减速机构驱动，工作时沿导轨平滑、安全、无阻尼地滑动，支撑并驱动左右两组柔性网架屋面对称同步移动。
所述的行走单元设有安全检测模块，该安全检测模块根据来自垂直和水平方向的位移和力传感器分别采集到的屋面行走过程位移值及受力信息，准确判断各组行走单元的受力状况以及与行走导轨之间的相对位移，并通过智能化控制系统对各组行走单元姿态实时做出三维空间位置和受力判断，实时调整行走单元运行的位置和方向，使柔性网架屋面整个运动过程的受载状态实时处在极小的脉动范围，安全顺畅地沿导轨滑动，一旦某个指征达到预设临界值系统即发出警告指示，并停止行走单元的行进和柔性网架屋面的移动。
所述的安全锚固锁紧装置包括安全锁销和电动插销控制装置，行走单元抵达需要位置，智能化控制系统发出指令，启动位于每个行走单元边缘的电动插销控制装置，将行走单元牢固地锁紧固接在固定的结构基础上，并分析处理由传感器传输的数据信息，判定出安全锁销的插入或抽出是否到达有效全行程位置。
所述的运动极限位置安全保障系统设有传感器，该传感器探测采集行走单元的行进速度和空间三维行进坐标，当可开启屋面运动即将到达极限位置时，运动极限位置安全保障系统作出预停止的信号响应，当可开启屋面抵达极限位置时，可开启屋面将分别触及极限位置安全防撞机构，该具有阻尼、缓冲、吸震、阻挡并防止可开启屋面滑出轨道的功能。
所述的智能化控制系统设有SiXAiN行走单元安全监控软件，该软件为自研发产品，已获得登记号为2008SR34479的计算机软件著作权登记证书。
与现有技术相比，本发明是在结构刚度很小，结构很柔的网架体系中，成功运用能适应柔性结构自由变形的智能化自反馈和调整装置技术，填补国内外该领域的空白，驱动设备与网架结构的连接方式，保证驱动动力的传递方式和强度、刚度能满足网架连接点和柔性结构力传递的要求。其中，关键部分是对于适合柔性网架的驱动方式和驱动设备；配合与柔性结构受力要求及驱动设备功能匹配的特殊智能化控制系统的研发；通过自动化控制程序的开发和编制，实现柔性网架结构在开启过程、温度等影响的结构变形情况下，采用力和位移的自反馈和实时调整装置技术进行精确控制，满足柔性结构和结构变形的调整要求，保证开启过程的安全平稳无噪声。为使用过程能够实时适应和克服建筑结构的温度变形、风载荷、雪载荷和建筑沉降等因素所附加的额外载荷所具有的行走过程的三维调整功能，实现实时安全监控检测、自反馈和自动三维调整功能，可确保工作各机构部件应力值和应变值处在安全运行的取值范围之内。满足建筑移动行走单元的自动控制全工作行程的系统要求，保证每一个运动行走单元均能够实现和确保安全、平稳、持久地运行。
通过研制行走单元安全监控程序的智能化自反馈和适应性技术，并嵌入于特殊的配套调整行走单元装置中。核心技术的应用可使配套的动力驱动系统设计及建筑行走屋面开启系统在行走单元安全监控程序指令的引导下，实现适应刚性、柔性等各种结构自由变形的自动控制驱动系统的功能。
附图说明
图1为本发明可开启式屋顶关闭时的结构示意图；
图2为本发明可开启式屋顶开启时的结构示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为图2中M部的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施实例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1-5所示，驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，该系统包括行走单元1、安全锚固锁紧装置2、运动极限位置安全保障系统3和智能化控制系统，所述的行走单元1、安全锚固锁紧装置2和运动极限位置安全保障系统3通过信号反馈传输控制系统和电气及控制系统连接智能化控制系统。
可开启屋面包括左右两组柔性网架屋面4，行走单元1设有八组，分别安装在左右两组柔性网架屋面4下方与建筑固定结构之间，行走单元的独特设计保证了可移动屋面不论在工作和非工作状态均能抵抗风载、雪载、温度变形和地基沉降、地震、整体抗倾覆等极端状况，行走单元由变频电机和减速机构驱动，沿两条导轨5平滑、安全、无阻尼地滑动，支撑并驱动左右两组柔性网架屋面4对称同步移动。左右两组柔性网架屋面4各安装四组行走单元1，用于支撑和驱动柔性网架屋面4开启运行，并负责完成轨道行走。行走单元1分别以两条导轨5为滑行轨道，并沿可开启建筑屋面的左右圈梁两边分布。在行走单元1通过支撑联接柔性网架屋面4的同时，四组行走单元共同同步驱动整个建筑屋面随动滑行，八组行走单元1同步支撑左右两边的建筑屋面的对称移动。行走单元1设有安全检测模块，该安全检测模块根据来自垂直和水平方向的位移和力传感器分别采集到的屋面行走过程位移值及受力信息，准确判断各组行走单元的受力状况以及与行走导轨之间的相对位移，并通过智能化控制系统对各组行走单元姿态实时做出三维空间位置和受力判断，实时调整行走单元运行的位置和方向，使柔性网架屋面整个运动过程的受载状态实时处在极小的脉动范围，安全顺畅地沿导轨滑动，一旦某个指征达到预设临界值系统即发出警告指示，并停止行走单元的行进和柔性网架屋面的移动。
安全锚固锁紧装置2包括安全锁销和电动插销控制装置，行走单元抵达需要位置，智能化控制系统发出指令，启动位于每个行走单元1边缘的电动插销控制装置，将行走单元1牢固地锁紧固接在固定的结构基础上，并分析处理由传感器传输的数据信息，判定出安全锁销的插入或抽出是否到达有效全行程位置。智能化控制系统的安全监控软件能确保锁销装置锁紧后，八组行走单元和两片可开启式建筑屋面均能与固定的结构基础联为一体并保持稳固的极限位置状态，直至再次需要进行开启或闭合运行时才将锁销从锁紧位置抽出。此时行走单元的位移传感器会实时地监视锁销插拔行程绝对位置的变化。安全监控可指挥八组行走单元和两片可开启式建筑屋面抵达全开启或全闭合的极限位置状态，还可以在控制系统的指令下指挥，八组行走单元和两片可开启式建筑屋面可按要求准确地停留保持在任意的开启位置，使可开启式建筑屋面灵活地处在非完全敞开或完全合拢的任意状态。具体位置可按需通过标定行程手柄灵活设定。
所述的运动极限位置安全保障系统3设置在建筑固定结构上，运动极限位置安全保障系统设有传感器，该传感器探测采集行走单元的行进速度和空间三维行进坐标，当可开启屋面即将运动到达极限位置时，运动极限位置安全保障系统3作出预停止的信号响应，当可开启屋面抵达极限位置时，可开启屋面将分别触及极限位置安全防撞机构，该具有阻尼、缓冲、吸震、阻挡并防止可开启屋面滑出轨道。
智能化控制系统设有SiXAiN行走单元安全监控软件，该软件为自研发产品，已获得登记号为2008SR34479的计算机软件著作权登记证书。智能化控制系统对柔性网架屋面在行走中进行安全监控检测、自反馈和自动三维调整，使工作各机构部件应力值和应变值均处在安全运行的取值范围之内，自动控制全工作行程，使柔性网架屋面安全、平稳、持久地运行。
根据可开启屋面的大小可设置行走单元4-16组。
Claims (6)
1.驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，其特征在于，该系统包括行走单元、安全锚固锁紧装置、运动极限位置安全保障系统和智能化控制系统，所述的行走单元支撑可开启屋面，并驱动可开启屋面沿轨道行走开闭，所述的运动极限位置安全保障系统设置在建筑固定结构上，所述的行走单元、安全锚固锁紧装置和运动极限位置安全保障系统通过信号反馈传输控制系统和电气及控制系统连接智能化控制系统，该智能化控制系统对可开启屋面在整个行走过程实时进行安全监控检测、自反馈和自动三维调整，使工作过程各机构部件应力值和应变值均处在安全运行的取值范围之内，自动控制全工作行程，使可开启屋面安全、平稳、持久地运行。
2.根据权利要求1所述的驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，其特征在于，所述的可开启屋面包括左右两组允许承载和变形极小的柔性网架屋面。
3.根据权利要求1所述的驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，其特征在于，所述的行走单元包括4-16组，分别安装在左右两组柔性网架屋面下方与建筑固定结构之间，行走单元的独特设计保证了可移动屋面不论在工作和非工作状态均能抵抗风载、雪载、温度变形和地基沉降、地震、整体抗倾覆等极端状况，行走单元由变频电机和减速机构驱动，工作时沿导轨平滑、安全、无阻尼地滑动，支撑并驱动左右两组柔性网架屋面对称同步移动。
4.根据权利要求1或3所述的驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，其特征在于，所述的行走单元设有安全检测模块，该安全检测模块根据来自垂直和水平方向的位移和力传感器分别采集到屋面行走过程的位移值及受力信息，准确判断各组行走单元的受力状况以及与行走导轨之间的相对位移，并通过智能化控制系统对各组行走单元姿态实时做出三维空间位置和受力判断，实时调整行走单元运行的位置和方向，使柔性网架屋面整个运动过程的受载状态实时处在极小的脉动范围，安全顺畅地沿导轨滑动，一旦某个指征达到预设临界值系统即发出警告指示，并停止行走单元的行进和柔性网架屋面的移动。
5.根据权利要求1所述的驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，其特征在于，所述的安全锚固锁紧装置包括安全锁销和电动插销控制装置，行走单元抵达需要位置，智能化控制系统发出指令，启动位于每个行走单元边缘的电动插销控制装置，将行走单元牢固地锁紧固接在固定的结构基础上，并分析处理由传感器传输的数据信息，判定出安全锁销的插入或抽出是否到达有效全行程位置。
6.根据权利要求1所述的驱动柔性可开启屋面行走安全监控及调整系统，其特征在于，所述的运动极限位置安全保障系统设有传感器，该传感器探测采集行走单元的行进速度和空间三维行进坐标，当可开启屋面运动即将到达极限位置时，运动极限位置安全保障系统作出预停止的信号响应；当可开启屋面抵达极限位置时，可开启屋面将分别触及极限位置安全防撞机构，该极限位置安全防撞机构具有阻尼、缓冲、吸震、阻挡并防止可开启屋面滑出轨道的功能。
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