CN101957601A - 一种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制系统，涉及建筑工程技术、结构测试技术和网络通讯技术领域，具体指一种将结构应力应变测试技术、结构整体倾斜变形和挠度变形监测技术、结构低频振动测试技术和网络通讯技术集成，应用于大型及复杂结构施工过程的安全监测，包括多通道分布式应力应变监测系统1，高耸结构整体倾斜变形监测系统2，大跨度结构挠度及水平度变形监测系统3，建筑结构低频振动监测系统4、以及数据通讯系统5、无线网络数据传输系统6和中央控制计算机系统7，以数据传输方式连接组成。实时监测结构的应力变化、整体倾斜变形、结构挠度变形和水平度及结构振动幅度、频率等参数，便于施工指挥、控制和调整施工进程。
Description
技术领域
本发明为一种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制技术，涉及建筑工程技术、结构测试技术和网络通讯技术领域，具体指一种将结构应力应变测试技术、结构整体倾斜变形和挠度变形监测技术、结构低频振动测试技术和网络通讯技术集成应用的一门专业技术，应用于大型及复杂结构施工过程的安全监测。
背景技术
当前，随着国内外建筑施工工艺不断快速发展，一些施工项目为了加快施工进度，缩短施工工期，经常采用整体运输，整体滑移，整体吊装等新型施工技术手段。
特别，在一些大型复杂结构采用新型施工工艺过程中，因这些结构的受力复杂，施工工艺新颖，因此在施工过程中，如控制不当或出现特殊情况，就有可能导致意外事故发生。因此，如何监测和控制结构的应力变化、整体倾斜变形、结构挠度变形和水平度以及结构振动幅度、频率等等就显得尤为重要。采用何种技术手段来监测并反馈控制结构施工过程中各个参数的变化情况就成了监测和控制技术的一个新课题。
发明内容
本发明的目的为克服上述现有技术存在的缺失，而提出的一种将结构应力应变测试技术、结构整体倾斜变形和挠度变形监测技术、结构低频振动测试技术和网络通讯技术集成应用。
本发明的技术是一种在大型复杂结构施工过程中(特别是一些采用新型施工工艺，存在未知风险的工程施工中)采用的监测控制技术，主要是将监测大型复杂结构施工过程中各种参数变化的多种监测传感器通过各个分系统进行监测信号采集，再通过无线网络传输系统将监测数据传送至中央控制计算机系统进行实时显示，并通过配套软件对结构在该施工工况下的安全性进行分析，一旦出现结构受力、变形、振幅或振动频率等参数有超出安全范围的预兆，可马上反馈给施工是指挥系统对施工进程进行控制，从而达到确保施工过程安全的功用。
该成套控制技术主要包括多通道分布式应力应变监测系统1，高耸结构整体倾斜变形监测系统2，大跨度结构挠度及水平度变形监测系统3，建筑结构低频振动监测系统4以及数据通讯系统5、无线网络数据传输系统6和中央控制计算机系统7综合集成。其连接关系如附图1所示，多通道分布式应力应变监测系统、高耸结构整体倾斜变形监测系统、大跨度结构挠度及水平度变形监测系统、建筑结构低频振动监测系统为并列关系，在监测时各自监测结构施工过程中相关的参数，然后各个子系统监测到的数据通过无线网络数据传输系统传输至监测控制中心的中央控制计算机系统，供监测技术人员查看、分析。
综上所述，这种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制技术，应用于大型复杂结构施工程中，能真正做到对结构的应力变化、整体倾斜变形、结构挠度变形和水平度以及结构振动幅度、频率等重要参数进行监测，并能很好地解决大型复杂结构实时监测的数据通讯难题，通过无线网络传输做到实时监测，解决了施工现场监测通讯线易被损坏的难题，同时能实时将监测数据反馈给施工指挥系统进行施工进程的控制，并起到了良好的预警作用。该技术填补了国内大型复杂结构系统性监测的空白。
附图说明
图1为本发明一种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制系统集成示意框图；
图2为本发明多通道分布式应力应变监测系统原理框图；
图3为本发明高耸结构整体倾斜变形监测系统原理框图；
图4为本发明大跨度结构挠度及水平度变形监测系统原理框图；
图5为本发明建筑结构低频振动监测系统原理框图。
附图标记号说明
1——多通道分布式应力应变监测系统；
2——高耸结构整体倾斜变形监测系统；
3——大跨度结构挠度及水平度变形监测系统；
4——建筑结构低频振动监测系统；
5——数据通讯系统；
6——无线网络数据传输系统；
7——中央控制计算机系统；
8——应力应变监测传感器；
9——数据采集模块；
10——A/D转换模块；
11——应力应变监测计算机；
12——激光投射器；
13——激光投射点接收觇板；
14——摄像设备；
15——图像采集卡；
16——倾斜变形监测计算机；
17——连通管系统；
18——液位传感器；
19——挠度及水平度监测计算机；
20——加速度传感器；
21——信号过滤系统；
22——低频振动监测计算机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
一种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制系统，在某钢厂一号高炉大修工程炉顶整体拆装施工过程中实施，其中，包括多通道分布式应力应变监测系统1，高耸结构整体倾斜变形监测系统2，大跨度结构挠度及水平度变形监测系统3，建筑结构低频振动监测系统4，以及数据通讯系统5、无线网络数据传输系统6和中央控制计算机系统7以数据传输方式连接组成。
所述的多通道分布式应力应变监测系统1，对炉顶结构及相关支撑结构400个监测点进行应力应变监测，包括在每个监测点上安装应力应变监测传感器8，每四个距离最近的应力应变监测传感器8与数据采集模块9连接，数据采集模块9的信号与一个A/D转换模块10连接，全部A/D转换模块10输出的信号通过数据通讯系统5，与应力应变监测计算机11以数据传输方式连接。
对长×宽×高为22m×22m×60m的炉顶在标高46.3m高空滑移过程进行整体倾斜变形监测的高耸结构整体倾斜变形监测系统2，其包括数据通讯系统5，激光发射器12，激光投射点接收觇板13，摄像设备14，图像采集卡15和倾斜变形监测计算机16以数据传输方式连接组成。
对长约60m的高炉炉顶滑移桁架进行炉顶滑移过程的跨中挠度变形监测和对炉顶49.7m平台进行整体水平度监测的大跨度结构挠度及水平度变形监测系统(3)，其包括数据通讯系统5，连通管系统17，液位传感器18和挠度及水平度监测计算机19以数据传输方式连接组成；
对高炉炉顶结构在整个拆装过程进行低频振动监测的建筑结构低频振动监测系统4，其包括数据通讯系统5，加速度传感器20，信号过滤系统21和低频振动监测计算机22以数据传输方式连接组成；
所述的数据通讯系统5，其主要包括四个监测系统信号采集，经转化与各自监测计算机之间的传输和各监测计算机到无线网络数据信号发射基站之间的传输连接；
所述的无线网络数据传输系统6，其包括无线网络数据信号发射基站和无线网络数据信号接收基站。
实施的主要步骤为：首先在高炉炉顶结构相关需监测的部位安装监测传感器，上述四个系统各自安装好相关的监测设备并进行必要的调试，保证监测数据的准确可靠，并各自将监测采集来的相关信号通过485通讯线引入到设置在高炉炉顶结构上的监测控制箱内的各台监测计算机，然后将四个系统各自监测的数据用485通讯线输出到无线网络数据信号发射基站，通过无线网络数据信号的发射传输信号至地面固定位置的监测控制中心，监测控制中心的中央控制计算机将通过接收基站接收到的数据进行实时显示、处理、并进行必要的数据图形模拟，供监测技术人员分析结构的安全情况，一旦出现监测数据异常情况，监测中心可以立即停止施工操作并通过专用通讯设备报告施工指挥人员，从而对整个施工过程进行控制，防止施工过程由于结构受力等情况引起的意外事故的发生。
该大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制技术集成运用了结构应力应变监测技术、结构变形监测以及结构振动测试技术，并进行了极大程度的改进和创新，并引入了数据通讯、无线网络传输等新型技术进行综合运用，使监测控制技术的发展上了一个新的层次。
大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制技术对该钢厂一号高炉大修工程炉顶整体拆装施工过程的测试结果与高炉炉顶结构及相关辅助结构精确的理论分析结果及变形监测系统的测试结果良好吻合，说明该技术的成果稳定、可靠。
Claims (2)
1.一种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制系统，其特征是，包括多通道分布式应力应变监测系统(1)，高耸结构整体倾斜变形监测系统(2)，大跨度结构挠度及水平度变形监测系统(3)，建筑结构低频振动监测系统(4)，以及数据通讯系统(5)、无线网络数据传输系统(6)和中央控制计算机系统(7)以数据传输方式连接组成。
2.如权利要求1所述的一种大型及复杂结构施工过程安全监测与成套控制系统，其特征是，所述的多通道分布式应力应变监测系统(1)，其包括在每个监测点上安装应力应变监测传感器(8)，每四个距离最近的应力应变监测传感器(8)与数据采集模块(9)连接，数据采集模块(9)的信号与一个A/D转换模块(10)连接，全部A/D转换模块(10)输出的信号通过数据通讯系统(5)，与应力应变监测计算机(11)以数据传输方式连接；
所述的高耸结构整体倾斜变形监测系统(2)，其包括数据通讯系统(5)，激光发射器(12)，激光投射点接收觇板(13)，摄像设备(14)，图像采集卡(15)和倾斜变形监测计算机(16)以数据传输方式连接组成；
所述的大跨度结构挠度及水平度变形监测系统(3)，其包括数据通讯系统(5)，连通管系统(17)，液位传感器(18)和挠度及水平度监测计算机(19)以数据传输方式连接组成；
所述的建筑结构低频振动监测系统(4)，其包括数据通讯系统(5)，加速度传感器(20)，信号过滤系统(21)和低频振动监测计算机(22)以数据传输方式连接组成；
所述的数据通讯系统(5)，其主要包括四个监测系统信号采集，经转化与各自监测计算机之间的传输和各监测计算机到无线网络数据信号发射基站之间的传输连接；
所述的无线网络数据传输系统(6)，其包括无线网络数据信号发射基站和无线网络数据信号接收基站。
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