CN113438618A - 一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，所述物联网实时分析系统由物联网感知层、通讯传输层、实时分析层和应用层共同组成，所述物联网感知层用于对结构的变化进行实时监测，所述通讯传输层用于基于有线或无线数据的传输网络，所述实时分析层用于结构整体的应力和变形状态的计算。该可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，传感器系统会按照设定的采样频率，持续不断地监测结构系统，每一组监测到的结构状态数据经过转换后都会作为算法的边界条件或载荷数据，所以，结构分析算法模块的边界条件和载荷数据也是在实时地、动态更新，每更新一次数据，就调动算法模块进行一次分析计算，对结构整体进行一次分析。

Description

一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体为一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统。
背景技术
物联网技术的发展为结构安全监控带来了巨大发展机遇，目前传统的结构变形监控系统通常由三部分组成，分别为物联网感知层、通信传输层和应用层，物联网感知层通常是各种传感器，这些传感器实时监测到结构发生的变化；通讯传输层基于有线或无线数据传输网络，将监测到的各种物理量信号传回系统服务器，最终在上位机应用层显示出来，呈现给用户；应用层目前多是各种组态软件或用户基于各中编程语言编制的桌面程序，利用曲线、图表等形式将监控到的结构状态数据呈现给使用者，供使用者做出分析判断，对结构运行状态进行调节。
但目前市场上的结构监测系统存在很大局限性，首先传感器的布置往往会受到结构具体几何形状或空间限制，在一些关键结构点无法布置传感器；此外，监测到的结构状态数据仅仅用于在应用层展示，缺少进一步分析利用，造成数据浪费，同时上述系统通过散点式监测，只能得到传感器所在位置处的相关物理量，而对其他未布置传感器的部位，其结构状态未知，无法形成对结构整体状态的描述，并且不能实时和连续地反应结构整体的变形、内应力分布状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，以解决上述背景技术中提出的造成数据浪费、无法形成对结构整体状态进行描述和不具有实时性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，所述物联网实时分析系统由物联网感知层、通讯传输层、实时分析层和应用层共同组成，所述物联网感知层用于对结构的变化进行实时监测，所述通讯传输层用于基于有线或无线数据的传输网络，所述实时分析层用于结构整体的应力和变形状态的计算，所述应用层用于将监控到的结构状态数据呈现给用户。
优选的，所述物联网感知层由传感器为核心构成。
优选的，所述通讯传输层包括信号变送模块和串口通讯模块，信号变送模块用于接收传感器采集的结构变化，串口通讯模块用于传输数据。
优选的，所述实时分析层包括格式转换模块、结构分析计算模块和数据提取模块。
优选的，所述格式转换模块用于对数据进行换算处理，且转换成固定格式和结构系统模型的边界条件或负载数据，并传给结构分析计算模块。
优选的，所述结构分析计算模块用于分析计算得到的边界条件或负载数据，且在后续通过数据提取模块对整体状态数据进行提取，并传输至应用层的显示终端进行呈现。
本发明提供另一种技术方案是提供一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统的方法，包括如下步骤：
S1：首先在索道支架上进行传感器布置；
S2：感知层内传感器系统会按照设定的采样频率，对结构变化进行监测，并将监测到的结构状态数据传输至信号变送模块；
S3：通讯传输层将接收到的数据通过串口通讯模块传输至格式转换模块；
S4：格式转换模块将得到的数据经过换算处理后，转换成固定的格式和结构系统模型的边界条件或负载数据，并传给结构分析计算模块；
S5：经结构分析计算模块分析计算后得到结构整体的应力和变形状态，并通过数据提取模块对整体状态数据进行提取；
S6：数据提取模块将得到的数据传输至应用层的显示终端进行呈现。
优选的，所述S5步骤中数据计算在数据每次更新后，就调动结构分析计算模块进行一次分析计算，对结构整体进行一次分析，得到此时结构整体的应力分布和变形状态，实现对结构整体的实时分析。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，传感器系统会按照设定的采样频率，持续不断地监测结构系统，每一组监测到的结构状态数据经过转换后都会作为算法的边界条件或载荷数据，所以，结构分析算法模块的边界条件和载荷数据也是在实时地、动态更新，每更新一次数据，就调动算法模块进行一次分析计算，对结构整体进行一次分析，得到此时结构整体的应力分布和变形状态，实现对结构整体的实时分析，从而提高了整体的实时性和整体性，并且可以降低传感器系统的部署难度和部署数量。
附图说明
图1为本发明物联网实时分析系统构成示意图；
图2为本发明通讯传输层构成示意图；
图3为本发明实时分析层构成示意图；
图4为本发明结构分析算法流程示意图；
图5为本发明物联网实时分析系统流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，物联网实时分析系统由物联网感知层、通讯传输层、实时分析层和应用层共同组成，物联网感知层用于对结构的变化进行实时监测，通讯传输层用于基于有线或无线数据的传输网络，实时分析层用于结构整体的应力和变形状态的计算，应用层用于将监控到的结构状态数据呈现给用户。
物联网感知层由传感器为核心构成。
通讯传输层包括信号变送模块和串口通讯模块，信号变送模块用于接收传感器采集的结构变化，串口通讯模块用于传输数据。
实时分析层包括格式转换模块、结构分析计算模块和数据提取模块。
格式转换模块用于对数据进行换算处理，且转换成固定格式和结构系统模型的边界条件或负载数据，并传给结构分析计算模块。
结构分析计算模块用于分析计算得到的边界条件或负载数据，且在后续通过数据提取模块对整体状态数据进行提取，并传输至应用层的显示终端进行呈现。
为了更好的展现出压力维度测试系统的具体流程，本实施例中提出一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统的方法，包括如下步骤：
S1：首先在索道支架上进行传感器布置；
S2：感知层内传感器系统会按照设定的采样频率，对结构变化进行监测，并将监测到的结构状态数据传输至信号变送模块；
S3：通讯传输层将接收到的数据通过串口通讯模块传输至格式转换模块；
S4：格式转换模块将得到的数据经过换算处理后，转换成固定的格式和结构系统模型的边界条件或负载数据，并传给结构分析计算模块；
S5：经结构分析计算模块分析计算后得到结构整体的应力和变形状态，并通过数据提取模块对整体状态数据进行提取；
S6：数据提取模块将得到的数据传输至应用层的显示终端进行呈现；
S5步骤中数据计算在数据每次更新后，就调动结构分析计算模块进行一次分析计算，对结构整体进行一次分析，得到此时结构整体的应力分布和变形状态，实现对结构整体的实时分析。
工作原理：用户首先在索道支架上进行传感器布置，感知层内传感器系统会按照设定的采样频率，对结构变化进行监测，并将监测到的结构状态数据传输至信号变送模块，通讯传输层将接收到的数据通过串口通讯模块传输至格式转换模块，格式转换模块将得到的数据经过换算处理后，转换成固定的格式和结构系统模型的边界条件或负载数据，并传给结构分析计算模块，经结构分析计算模块分析计算后得到结构整体的应力和变形状态，并通过数据提取模块对整体状态数据进行提取，最终数据提取模块将得到的数据传输至应用层的显示终端进行呈现。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，其特征在于：所述物联网实时分析系统由物联网感知层、通讯传输层、实时分析层和应用层共同组成，所述物联网感知层用于对结构的变化进行实时监测，所述通讯传输层用于基于有线或无线数据的传输网络，所述实时分析层用于结构整体的应力和变形状态的计算，所述应用层用于将监控到的结构状态数据呈现给用户。
2.根据权利要求1所述的一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，其特征在于：所述物联网感知层由传感器为核心构成。
3.根据权利要求1所述的一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，其特征在于：所述通讯传输层包括信号变送模块和串口通讯模块，信号变送模块用于接收传感器采集的结构变化，串口通讯模块用于传输数据。
4.根据权利要求1所述的一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，其特征在于：所述实时分析层包括格式转换模块、结构分析计算模块和数据提取模块。
5.根据权利要求4所述的一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，其特征在于：所述格式转换模块用于对数据进行换算处理，且转换成固定格式和结构系统模型的边界条件或负载数据，并传给结构分析计算模块。
6.根据权利要求4所述的一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统，其特征在于：所述结构分析计算模块用于分析计算得到的边界条件或负载数据，且在后续通过数据提取模块对整体状态数据进行提取，并传输至应用层的显示终端进行呈现。
7.根据权利要求1所述的一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：首先在索道支架上进行传感器布置；
S2：感知层内传感器系统会按照设定的采样频率，对结构变化进行监测，并将监测到的结构状态数据传输至信号变送模块；
S3：通讯传输层将接收到的数据通过串口通讯模块传输至格式转换模块；
S4：格式转换模块将得到的数据经过换算处理后，转换成固定的格式和结构系统模型的边界条件或负载数据，并传给结构分析计算模块；
S5：经结构分析计算模块分析计算后得到结构整体的应力和变形状态，并通过数据提取模块对整体状态数据进行提取；
S6：数据提取模块将得到的数据传输至应用层的显示终端进行呈现。
8.根据权利要求7所述的一种可实时分析索道支架结构变形的物联网系统的方法，其特征在于：所述S5步骤中数据计算在数据每次更新后，就调动结构分析计算模块进行一次分析计算，对结构整体进行一次分析，得到此时结构整体的应力分布和变形状态，实现对结构整体的实时分析。
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