CN105868283A - 一种应用于舰船结构应力监测与评估的数据处理方法 - Google Patents

一种应用于舰船结构应力监测与评估的数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于计算机监测评估领域，具体涉及一种应用于舰船结构应力监测与评估的数据处理方法。本发明包括：识别本地数据库的连接是否正确，如果连接不正确，会自动弹出窗口提示连接有误，等待用户修正后自动连接数据库；自动识别IP设置是否正确，系统采用TCP\IP协议来接收外部PC端发送的数据，因此需要设置接受端IP地址，默认为127.0.0.1，如果和发送端不一致则会提示IP有误，待用户修正之后自动重新连接；在本地数据库连接正确和IP地址设置正确后，进入到三个并行模块：数据存储、状态监控和强度评估。本发明可实现舰船结构应力实时监测、分析、预警等，为监测舰船的船体结构健康状况提供了一种很好的参考依据和方案。

Description

一种应用于舰船结构应力监测与评估的数据处理方法
技术领域
本发明属于计算机监测评估领域，具体涉及一种应用于舰船结构应力监测与评估的数据处理方法。
背景技术
船舶结构应力监测与强度评估主要用于船体的重要结构、敏感部位和关键构件中的结构应力实时监测以及船体结构强度的在线评估，从而掌握航行中的船体结构受力状态，保障船上人员和物资的安全。目前美国、英国、挪威、丹麦、日本、澳大利亚等国外相关机构相继开发实船监测系统，部分研究成果已步入实用化阶段；我国相关机构对大型船舶的结构状态监测技术也做了探索性的研究，但是得到实际运用相关数据处理方法寥寥无几。
船舶结构应力监测与强度评估软件的关键在于实时监测、评估，需要一套数据处理方法，能够对船体结构应力数据进行实时处理和分析，同时还能够实时地显示船体结构应力的变化，达到实时地监控船体结构受力状态的目的。目前国内得到实际运用相关数据处理方法，仅仅只有实时监测功能，不具备对结构强度进行有效地评估；国外得到实际运用相关数据处理方法，没有对大量的实时数据、历史数据以及评估结果进行系统化的数据库存储。一套相对完备的船舶结构应力监测与强度评估的数据处理方法及软件，尚未出现。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有船舶结构应力监测软件没有进行有效的评估和对实时、历史和评估结果进行系统化的数据库存储等不足，提供一种能够实时监测舰船结构应力和计算强度评估结构的应用于舰船结构应力监测与评估的数据处理方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明包括：
(1)识别本地数据库的连接是否正确，如果连接不正确，会自动弹出窗口提示连接有误，等待用户修正后自动连接数据库；
(2)自动识别IP设置是否正确，系统采用TCP\IP协议来接收外部PC端发送的数据，因此需要设置接受端IP地址，默认为127.0.0.1，如果和发送端不一致则会提示IP有误，待用户修正之后自动重新连接；
(3)在本地数据库连接正确和IP地址设置正确后，进入到三个并行模块：数据存储、状态监控和强度评估；
(4)应力数据包通过TCP协议发送到软件，通过TCP解码，把二进制数变为十进制的实时应力值，一方面写入数据库中，另一方面用于界面的数据显示：
(4.1)线程开始，TCP连接成功后，程序判断是否有数据读入，有数据读入一直重复此步骤，没有有数据读入进入步骤(4.2)；
(4.2)校验数据的校验位，判断是否为所需数据，不是所需数据回到步骤(4.1)，是所需数据，解码数据，进入步骤(4.3)；
(4.3)判断是否添加新数据标识，添加新数据标识，数据存入数据库进入步骤(4.4)，不添加添加新数据，标识更新数据，不存入数据库，同样进入步骤(4.4)；
(4.4)把读取完成事件设置为有信号状态并结束线程；
(5)在接收到数据之后，对数据进行分配进行曲线图、柱状图、条状图和频谱图的显示，实时数据界面显示：
(5.1)线程开始，设置计算准备标志，等待计算完成事件有信号为止，进入步骤(5.2)；
(5.1)判断数据类型是否为曲线图，是曲线图，将数据添加到曲线图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，不是曲线图进入步骤(5.3)；
(5.3)判断数据类型是否为柱状图，是柱状图，将数据添加到柱状图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，不是柱状图，进入步骤(5.4)；
(5.4)判断数据类型是否为条状图，为条状图，将数据添加到条状图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，为条状图，进入步骤(5.5)；
(5.5)判断数据类型是否为频谱图，是频谱图，将数据添加到频谱图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，不为频谱图回到步骤(5.2)；
(5.6)判断是否显示准备标识，显示准备标识，将分配完成事件设置为有信号，然后结束线程，不显示准备标识，直接结束线程；
(6)数据进行强度评估模块进行疲劳强度评估和屈服强度评估，根据界面设置的监测点和参数来进行计算，监测点分为单点和多点合成，多点合成方式和计算评估的方法依据用户在界面的设置，根据参数设置的阈值和实际值的比较结果，当实际值超过阈值时，就会记录数据并且将数据存入数据库中的报警数据表中：
(6.1)线程开始，等待计算疲劳事件有信号，然后更新数据，进入步骤(6.2)；
(6.2)判断是否为疲劳数据类型，不是疲劳数据类型，更新疲劳信息为读取疲劳信息失败，保存疲劳信息结束线程，是疲劳数据类型，进入步骤(6.3)；
(6.3)判断测点数据的大小，获得最大和最小应力值，进入步骤(6.4)；
(6.4)通过雨流计数来计算屈曲和疲劳，判断是否需要Gerber修正，进行Gerber修正，进入步骤(6.5)；
(6.5)判断是否需要Goodman修正，进行Goodman修正，进入步骤(6.6)；
(6.6)判断是否需要CSR修正，进行CSR修正，进入步骤(6.7)；
(6.7)确定SN曲线类型，继续判断是否关闭报警标识，关闭报警标识将报警数据存入数据库，然后对添加数据进行分配，进入步骤(6.8)，不关闭报警标识，不存储，然后对添加数据进行分配，进入步骤(6.8)；
(6.8)更新疲劳信息，保存最终疲劳信息，结束线程；
(7)屈服强度评估得出失效概率，对数据进行存储和显示：
(7.1)线程开始，等待计算失效概率有信号为止；
(7.2)更新数据，数据存入数据库；
(7.3)获取初始应力值，通过高斯滤波，获取数据信息，确定数据类型；
(7.4)计算失效概率，添加到待分配数据中；
(7.5)判断是否存在失效概率的文档，存在失效概率的文档，将数据添加到待分配的实时数据中进入步骤(7.6)，不存在失效概率的文档直接进入步骤(7.6)；
(7.6)通过数据分配线程进行失效概率的存储和显示。
本发明的有益效果在于：
本发明一方面能够对接收到数据进行实时的图形显示，另一方面也能够将数据存储到数据库。可实现舰船结构应力实时监测、分析、预警等，为监测舰船的船体结构健康状况提供了一种很好的参考依据和方案。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明的实时数据写入线程流程图；
图3为本发明的数据分配线程流程图；
图4为本发明的疲劳强度评估线程流程图；
图5为本发明的屈服强度评估线程流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明对大量的实时、历史和评估数据进行系统化数据库存储，该方法稳定可靠、操作简单实用，可实时监测本地PC端接收到的应力数据，对其进行处理计算，得出疲劳结果和评估结构并且存到本地数据库，是一套相对完备的船舶结构应力监测与强度评估的数据处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：图1所示的数据处理方法总体结构示意图简明的介绍了整个数据处理的过程。
本发明是一种能够实时监测舰船结构应力和计算强度评估结构的数据处理方法，该方法是基于Windows多线程编程技术和数据库管理技术，线程包括实时数据写入线程、实时数据读取线程、屈服强度评估线程、疲劳强度评估线程、数据分配线程，数据库管理技术包括基本的查询方法(SQL查询语句)和BCP处理命令。
前述的Windows多线程编程技术中采用多线程同步技术来实现系统的实时性，在接收数据频率的1000HZ的情况下能够很好的实现实时监测和评估，所监测的应力数据频率的可以在1000HZ以内任意变化。
前述的数据库管理技术核心在于利用数据库对数据进行有效的管理，对于频率为1000HZ的数据，实时数据存储采用分区表方式，能够有效并且快速地管理100万以上的数据；采用BCP命令从数据库导入或导出大量数据，能够缩短处理时间，提高读写数据的效率。
前述的数据库分区方式是将实时数据表分区成48个分区，前45个分区用于存储数据，后3个分区用于数据的缓冲，每个分区数据为100万行，当数据的容量超过45个分区的大小时候开始实行分区删除和增加：删除第一个分区后在表结尾添加一个分区，这样来实现实时数据的更新。
本发明的总体结构示意图如图1所示；系统先接收到传感器发送的监测点实时数据，然后进入到三个并行模块：数据存储、状态监控和强度评估。一方面实时数据写入线程将得到的实时应力数据写入本地数据库；另一方面实时数据通过实时数据读取线程和数据分配线程达到界面实现效果；再一方面设置合成监测点之后，实时数据通过屈服强度评估线程和疲劳强度评估线程将数据进行数据处理，并且由数据分配线程将处理后的结果数据存入数据库并且显示。
本发明涉及一种用于船体结构应力的监测以及依据监测数据对船体结构强度进行评估的计算机软件，尤其涉及一种应用多线程技术实时监测船体结构应力及对监测数据进行强度评估的数据处理方法。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
1、识别本地数据库的连接是否正确，如果连接不正确，会自动弹出窗口提示连接有误，等待用户修正后自动连接数据库。
2、自动识别IP设置是否正确，系统采用TCP\IP协议来接收外部PC端发送的数据，因此需要设置接受端IP地址，默认为127.0.0.1，如果和发送端不一致则会提示IP有误，待用户修正之后自动重新连接。
3、在本地数据库连接正确和IP地址设置正确后，进入到三个并行模块：数据存储、状态监控和强度评估。
4、应力数据包通过TCP协议发送到软件，通过TCP解码，把二进制数变为十进制的实时应力值，一方面写入数据库中，另一方面用于界面的数据显示，具体流程如图2所示。
步骤一：线程开始，TCP连接成功后，程序判断是否有数据读入，否的话一直重复此步骤，是的话进入步骤二；
步骤二：校验数据的校验位，判断是否为所需数据，否的话回到步骤一，是的话解码数据，进入步骤三；
步骤三：判断是否添加新数据标识，是的话数据存入数据库进入步骤四，否的话更新数据，不存入数据库，同样进入步骤四；
步骤四：把读取完成事件设置为有信号状态并结束线程。
5、在接收到数据之后，需要对数据进行分配进行曲线图、柱状图、条状图和频谱图的显示，这样实时数据就可以界面显示，达到实时监控的目的，具体流程如图3。
步骤一：线程开始，设置计算准备标志，等待计算完成事件有信号为止，进入步骤二；
步骤二：判断数据类型是否为曲线图，是的话将数据添加到曲线图中，并且绘制到View中，进入步骤六，否的话进入步骤三；
步骤三：判断数据类型是否为柱状图，是的话将数据添加到柱状图中，并且绘制到View中，进入步骤六，否的话进入步骤四；
步骤四：判断数据类型是否为条状图，是的话将数据添加到条状图中，并且绘制到View中，进入步骤六，否的话进入步骤五；
步骤五：判断数据类型是否为频谱图，是的话将数据添加到频谱图中，并且绘制到View中，进入步骤六，否的话回到步骤二；
步骤六：判断是否显示准备标识，是的话将分配完成事件设置为有信号，然后结束线程，否的话，直接结束线程。
6、数据进行强度评估模块主要有两方面，疲劳强度评估和屈服强度评估。根据界面设置的监测点和参数来进行计算，能够根据用户的需求做相应的处理，监测点分为单点和多点合成，多点合成方式和计算评估的方法依据用户在界面的设置。既进行了疲劳强度评估及其数据的存储和显示，并且具有实时报警功能，根据参数设置的阈值和实际值的比较结果，当实际值超过阈值时，就会记录数据并且将数据存入数据库中的报警数据表中，具体流程如图4。
步骤一：线程开始，等待计算疲劳事件有信号，然后更新数据，进入步骤二；
步骤二：判断是否为疲劳数据类型，否的话更新疲劳信息为读取疲劳信息失败，保存疲劳信息结束线程，是的话进入步骤三；
步骤三：判断测点数据的大小，获得最大和最小应力值，进入步骤四；
步骤四：通过雨流计数来计算屈曲和疲劳，判断是否需要Gerber修正，是的话进行Gerber修正，进入步骤五，否的话直接进入步骤五；
步骤五：判断是否需要Goodman修正，是的话进行Goodman修正，进入步骤六，否的话直接进入步骤六；
步骤六：判断是否需要CSR修正，是的话进行CSR修正，进入步骤七，否的话直接进入步骤七；
步骤七：确定SN曲线类型，继续判断是否关闭报警标识，是的话将报警数据存入数据库，然后对添加数据进行分配，进入步骤八，否的话不存储，然后对添加数据进行分配，进入步骤八；
步骤八：更新疲劳信息，保存最终疲劳信息，结束线程。
7、屈服强度评估主要得出失效概率，然后对其数据的存储和显示，具体流程如图5。
步骤一：线程开始，等待计算失效概率有信号为止；
步骤二：更新数据，数据存入数据库；
步骤三：获取初始应力值，通过高斯滤波，获取数据信息，确定数据类型；
步骤四：计算失效概率，添加到待分配数据中；
步骤五：判断是否存在失效概率的文档，是的话将数据添加到待分配的实时数据中进入步骤六，否的话直接进入步骤六；
步骤六：通过数据分配线程进行失效概率的存储和显示。

Claims (1)

1.一种应用于舰船结构应力监测与评估的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)识别本地数据库的连接是否正确，如果连接不正确，会自动弹出窗口提示连接有误，等待用户修正后自动连接数据库；
(2)自动识别IP设置是否正确，系统采用TCP\IP协议来接收外部PC端发送的数据，因此需要设置接受端IP地址，默认为127.0.0.1，如果和发送端不一致则会提示IP有误，待用户修正之后自动重新连接；
(3)在本地数据库连接正确和IP地址设置正确后，进入到三个并行模块：数据存储、状态监控和强度评估；
(4)应力数据包通过TCP协议发送到软件，通过TCP解码，把二进制数变为十进制的实时应力值，一方面写入数据库中，另一方面用于界面的数据显示：
(4.1)线程开始，TCP连接成功后，程序判断是否有数据读入，有数据读入一直重复此步骤，没有有数据读入进入步骤(4.2)；
(4.2)校验数据的校验位，判断是否为所需数据，不是所需数据回到步骤(4.1)，是所需数据，解码数据，进入步骤(4.3)；
(4.3)判断是否添加新数据标识，添加新数据标识，数据存入数据库进入步骤(4.4)，不添加添加新数据，标识更新数据，不存入数据库，同样进入步骤(4.4)；
(4.4)把读取完成事件设置为有信号状态并结束线程；
(5)在接收到数据之后，对数据进行分配进行曲线图、柱状图、条状图和频谱图的显示，实时数据界面显示：
(5.1)线程开始，设置计算准备标志，等待计算完成事件有信号为止，进入步骤(5.2)；
(5.1)判断数据类型是否为曲线图，是曲线图，将数据添加到曲线图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，不是曲线图进入步骤(5.3)；
(5.3)判断数据类型是否为柱状图，是柱状图，将数据添加到柱状图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，不是柱状图，进入步骤(5.4)；
(5.4)判断数据类型是否为条状图，为条状图，将数据添加到条状图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，为条状图，进入步骤(5.5)；
(5.5)判断数据类型是否为频谱图，是频谱图，将数据添加到频谱图中，并且绘制到View中，进入步骤(5.6)，不为频谱图回到步骤(5.2)；
(5.6)判断是否显示准备标识，显示准备标识，将分配完成事件设置为有信号，然后结束线程，不显示准备标识，直接结束线程；
(6)数据进行强度评估模块进行疲劳强度评估和屈服强度评估，根据界面设置的监测点和参数来进行计算，监测点分为单点和多点合成，多点合成方式和计算评估的方法依据用户在界面的设置，根据参数设置的阈值和实际值的比较结果，当实际值超过阈值时，就会记录数据并且将数据存入数据库中的报警数据表中：
(6.1)线程开始，等待计算疲劳事件有信号，然后更新数据，进入步骤(6.2)；
(6.2)判断是否为疲劳数据类型，不是疲劳数据类型，更新疲劳信息为读取疲劳信息失败，保存疲劳信息结束线程，是疲劳数据类型，进入步骤(6.3)；
(6.3)判断测点数据的大小，获得最大和最小应力值，进入步骤(6.4)；
(6.4)通过雨流计数来计算屈曲和疲劳，判断是否需要Gerber修正，进行Gerber修正，进入步骤(6.5)；
(6.5)判断是否需要Goodman修正，进行Goodman修正，进入步骤(6.6)；
(6.6)判断是否需要CSR修正，进行CSR修正，进入步骤(6.7)；
(6.7)确定SN曲线类型，继续判断是否关闭报警标识，关闭报警标识将报警数据存入数据库，然后对添加数据进行分配，进入步骤(6.8)，不关闭报警标识，不存储，然后对添加数据进行分配，进入步骤(6.8)；
(6.8)更新疲劳信息，保存最终疲劳信息，结束线程；
(7)屈服强度评估得出失效概率，对数据进行存储和显示：
(7.1)线程开始，等待计算失效概率有信号为止；
(7.2)更新数据，数据存入数据库；
(7.3)获取初始应力值，通过高斯滤波，获取数据信息，确定数据类型；
(7.4)计算失效概率，添加到待分配数据中；
(7.5)判断是否存在失效概率的文档，存在失效概率的文档，将数据添加到待分配的实时数据中进入步骤(7.6)，不存在失效概率的文档直接进入步骤(7.6)；
(7.6)通过数据分配线程进行失效概率的存储和显示。
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