CN117848280A - 一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法及系统，涉及悬挑钢结构监测技术领域，本发明通过实时采集和比对悬挑钢结构的受力点荷载和预制件的位移范围数据，能够实现对悬挑钢结构受力情况和变形情况的实时监测，及时发现悬挑钢结构的异常变化，为悬挑钢结构的安全运行提供重要数据支持，同时，将获取实时数据上传至系统平台进行实时比对，能够实现对悬挑钢结构实际运行状态的实时监测，并将实时数据的比对结果以不同颜色显示在架体模型上，能够直观地展现悬挑钢结构的受力和位移情况，为悬挑钢结构的健康评估和维护提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及悬挑钢结构监测技术领域，具体涉及一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法及系统。
背景技术
随着社会经济快速发展，城市综合体、超高层等大型工程越来越多，钢悬挑钢结构建筑也越来越多，空间悬挑钢结构复杂多变，对建筑施工过程中的变形控制要求越来越高。这类钢悬挑钢结构建筑的施工，需要严格控制各构件的变形。但是，目前建筑悬挑钢结构施工变形监测还是以传统方法为主，使用全站仪、水准仪、卷尺等仪器在现场使用纯人工方式建立平面基准控制点、布设施工控制网，然后进行放样定位及施工变形监测。这类方法受单点测量方式和传统测量理论限制，数据无法完整描述构件几何状态，同时不考虑线性构件自身的弯曲、扭曲变形等复杂情况，仅通过悬挑末端端点变形最大值控制构件整体变形。总的来说，传统测量方法具有操作复杂、工作量大、效率低、耗时多、误差大，并且无法反映建筑悬挑钢结构整体变形等缺点，现有的悬挑钢结构监测技术通常需要外部非悬挑钢结构主体的位置安设检测设备，用于实现对悬挑钢结构形变或位移监测，然而这样的方式需要检测设备达到对悬挑钢结构的全方位覆盖，对外部非悬挑钢结构主体的环境要求较高，特别是当悬挑钢结构的层高和跨度均较大时，绝大部分施工环境都难以满足检测设备安设需求。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法及系统，本发明通过实时采集和比对悬挑钢结构的受力点荷载和预制件的位移范围数据，能够实现对悬挑钢结构受力情况和变形情况的实时监测，及时发现悬挑钢结构的异常变化，为悬挑钢结构的安全运行提供重要数据支持，直观地展现悬挑钢结构的受力和位移情况，为悬挑钢结构的健康评估和维护提供科学依据。
一方面，提供一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，包括以下步骤：
获取悬挑钢结构的预制件数据，根据所述预制件数据建立预制件模型，将所述预制件模型按照设计图纸预拼装后获取悬挑钢结构的架体模型；
确定所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据，建立比对库，所述位移范围数据为邻近的任意两个预制件之间的相对距离数据和相对夹角数据；
数据采集端采集现场悬挑钢结构的实时数据，对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台，所述实时数据包括现场悬挑钢结构的受力点荷载和现场邻近预制件的位移范围数据；
所述系统平台将所述实时数据导入比对库进行比对，将所述实时数据的比对结果以不同颜色显示在所述架体模型上。
作为优选地，确定所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据，建立比对库时，具体包括以下步骤：
建立三维坐标，获取所述架体模型上多个受力点的三维坐标和任一受力点的荷载范围数据，将任一受力点的三维坐标和荷载范围数据进行逐一映射，得到受力点荷载数据，将多个所述受力点荷载数据整合为第一对比集合；
对架体上所有预制件进行编号处理，获取架体上所有邻近预制件模型的位移范围数据，将所述位移范围数据与对应的邻近预制件模型进行映射处理，得到邻近预制件变形数据，将多个所述邻近预制件变形数据整合为第二对比集合；
将所述第一比对集合与第二比对集合合并作为比对库。
作为优选地，所述架体模型的受力点根据悬挑钢结构的受力特征布置，所述邻近预制件模型的位移范围数据监测位置根据悬挑钢结构的几何形态和几何变形情况设置。
作为优选地，采集现场悬挑钢结构的实时数据，对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台时，具体包括以下步骤：
对实时数据进行校准并消除放大倍数偏差，获得第一处理数据；
在悬挑钢结构存在地震、施工建设外力干扰情况下，通过检测到的外力干扰变化波形提取曲线特征，对所述第一处理数据进行平滑过滤，获得第一过滤数据；
对所述第一过滤数据进行电子干扰过滤，获得第二过滤数据，将所述第二过滤数据上传至系统平台。
作为优选地，所述电子干扰过滤包括无效触发干扰过滤、电连接干扰过滤。
作为优选地，所述系统平台将所述实时数据导入比对库进行比对时，具体包括以下步骤：
预先将数据采集端与系统平台进行串口连接，成功建立网络连接后，根据被检悬挑钢结构的位置数据向数据采集端配置IP地址；
先联网获取采集数据采集端的调零信号，再接入数据采集端，获取现场悬挑钢结构的实时数据；
将所述实时数据导入比对库进行比对。
第二方面，提供一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测系统，包括以下内容：
建模模块：所述建模模块用于建立预制件模型，并将所述预制件模型按照设计图纸预拼装后获取悬挑钢结构的架体模型；
比对库：所述比对库用于存储所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据；
数据采集端：所述数据采集端用于采集现场悬挑钢结构的实时数据；
数据处理器：所述数据处理器用于对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台；
系统平台；所述系统平台用于将所述实时数据与比对库进行比对并输出比对结果；
模型展示端：所述模型展示端将所述实时数据的比对结果以不同颜色显示在所述架体模型上；
服务器：用于支持数据采集端与系统平台进行数据往来。
作为优选地，还包括以下内容：
数据校准模块：所述数据校准模块用于对实时数据进行校准并消除放大倍数偏差；
外力干扰滤波模块，所述外力干扰滤波模块用于通过检测到的外力干扰变化波形提取曲线特征，对所述实时数据进行平滑过滤；
电子干扰滤波模块，所述电子干扰滤波模块用于对所述实时数据进行无效触发干扰过滤和电连接干扰过滤。
第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法。
第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法。
本发明的有益效果体现在：
本发明通过实时采集和比对悬挑钢结构的受力点荷载和预制件的位移范围数据，能够实现对悬挑钢结构受力情况和变形情况的实时监测，及时发现悬挑钢结构的异常变化，为悬挑钢结构的安全运行提供重要数据支持，且在数据采集时，通过预制件模型和架体模型进行预拼装作为辅助手段，可在设计图纸上提前验证悬挑钢结构的拼装情况，为现场施工提供准确的指导和布局，从而提高施工效率，降低施工风险，同时，将获取实时数据上传至系统平台进行实时比对，能够实现对悬挑钢结构实际运行状态的实时监测，并将实时数据的比对结果以不同颜色显示在架体模型上，能够直观地展现悬挑钢结构的受力和位移情况，为悬挑钢结构的健康评估和维护提供科学依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法的流程图；
图2为本发明提供的一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法中建立比对库的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在实施例一中，如图1所示，一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，包括以下步骤：
获取悬挑钢结构的预制件数据，根据所述预制件数据建立预制件模型，将所述预制件模型按照设计图纸预拼装后获取悬挑钢结构的架体模型；
确定所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据，建立比对库，所述位移范围数据为邻近的任意两个预制件之间的相对距离数据和相对夹角数据；
数据采集端采集现场悬挑钢结构的实时数据，对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台，所述实时数据包括现场悬挑钢结构的受力点荷载和现场邻近预制件的位移范围数据；
所述系统平台将所述实时数据导入比对库进行比对，将所述实时数据的比对结果以不同颜色显示在所述架体模型上。
本发明中，通过实时采集和比对悬挑钢结构的受力点荷载和预制件的位移范围数据，能够实现对悬挑钢结构受力情况和变形情况的实时监测，及时发现悬挑钢结构的异常变化，为悬挑钢结构的安全运行提供重要数据支持，且在数据采集时，通过预制件模型和架体模型进行预拼装作为辅助手段，可在设计图纸上提前验证悬挑钢结构的拼装情况，为现场施工提供准确的指导和布局，从而提高施工效率，降低施工风险，同时，将获取实时数据上传至系统平台进行实时比对，能够实现对悬挑钢结构实际运行状态的实时监测，并将实时数据的比对结果以不同颜色显示在架体模型上，能够直观地展现悬挑钢结构的受力和位移情况，为悬挑钢结构的健康评估和维护提供科学依据；
将所述实时数据的比对结果以不同颜色显示在所述架体模型上时，存在以下标记显示方式：
若实时数据与比对库的差异小于阈值，表明悬挑钢结构现状较为健康，采用绿色标记；若实时数据与比对库的差异大于阈值，表明悬挑钢结构现状不甚乐观，采用红色标记。
如图2所示，更为具体的，确定所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据，建立比对库时，具体包括以下步骤：
建立三维坐标，获取所述架体模型上多个受力点的三维坐标和任一受力点的荷载范围数据，将任一受力点的三维坐标和荷载范围数据进行逐一映射，得到受力点荷载数据，将多个所述受力点荷载数据整合为第一对比集合；
对架体上所有预制件进行编号处理，获取架体上所有邻近预制件模型的位移范围数据，将所述位移范围数据与对应的邻近预制件模型进行映射处理，得到邻近预制件变形数据，将多个所述邻近预制件变形数据整合为第二对比集合；
将所述第一比对集合与第二比对集合合并作为比对库。
更为具体的，所述架体模型的受力点根据悬挑钢结构的受力特征布置，所述邻近预制件模型的位移范围数据监测位置根据悬挑钢结构的几何形态和几何变形情况设置。
通过建立三维坐标和获取受力点的荷载范围数据，对预制件模型的位移范围数据的获取和映射处理，可以提供邻近预制件模型的变形情况，为悬挑钢结构变形的监测和分析提供重要数据支持，且逐一映射和整合受力点荷载数据以及邻近预制件变形数据，在建立比对库的过程中实现数据的自动化处理，提高了数据处理的效率和准确度，同时，将受力点荷载数据和邻近预制件变形数据整合为比对库，能够实现对这些数据的统一管理和比对，为后续的数据分析和悬挑钢结构监测提供综合性的数据支持，实现了数据之间的关联性和兼容性，为不同数据类型的综合分析提供了可靠的数据基础，有助于对悬挑钢结构的实时工作状态进行更加深入的评估和分析。
更为具体的，采集现场悬挑钢结构的实时数据，对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台时，具体包括以下步骤：
对实时数据进行校准并消除放大倍数偏差，获得第一处理数据；
在悬挑钢结构存在地震、施工建设外力干扰情况下，通过检测到的外力干扰变化波形提取曲线特征，对所述第一处理数据进行平滑过滤，获得第一过滤数据；
对所述第一过滤数据进行电子干扰过滤，获得第二过滤数据，将所述第二过滤数据上传至系统平台。
更为具体的，所述电子干扰过滤包括无效触发干扰过滤、电连接干扰过滤。
通过对实时数据进行校准并消除放大倍数偏差，提高了数据的精准度和可信度，通过检测外力干扰变化波形并提取曲线特征，对第一处理数据进行平滑过滤，能够降低地震、施工建设等外力干扰对数据的影响，通过电子干扰过滤对第一过滤数据进行进一步处理，能够提高数据的清晰度和准确性，优化数据质量，实现对实时数据的精准处理和优化，保证了数据的准确性和稳定性，为后续的数据分析、监测提供了可靠的数据支持。
更为具体的，所述系统平台将所述实时数据导入比对库进行比对时，具体包括以下步骤：
预先将数据采集端与系统平台进行串口连接，成功建立网络连接后，根据被检悬挑钢结构的位置数据向数据采集端配置IP地址；
先联网获取采集数据采集端的调零信号，再接入数据采集端，获取现场悬挑钢结构的实时数据；
将所述实时数据导入比对库进行比对。
在实施例二中，一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测系统，包括以下内容：
建模模块：所述建模模块用于建立预制件模型，并将所述预制件模型按照设计图纸预拼装后获取悬挑钢结构的架体模型；
比对库：所述比对库用于存储所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据；
数据采集端：所述数据采集端用于采集现场悬挑钢结构的实时数据；
数据处理器：所述数据处理器用于对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台；
系统平台；所述系统平台用于将所述实时数据与比对库进行比对并输出比对结果；
模型展示端：所述模型展示端将所述实时数据的比对结果以不同颜色显示在所述架体模型上；
服务器：用于支持数据采集端与系统平台进行数据往来。
本发明提供的一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测系统与前述各实施例提供的一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法相对应，一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测系统的相关技术特征可参考一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法的相关技术特征，在此不再赘述。
更为具体的，还包括以下内容：
数据校准模块：所述数据校准模块用于对实时数据进行校准并消除放大倍数偏差；
外力干扰滤波模块，所述外力干扰滤波模块用于通过检测到的外力干扰变化波形提取曲线特征，对所述实时数据进行平滑过滤；
电子干扰滤波模块，所述电子干扰滤波模块用于对所述实时数据进行无效触发干扰过滤和电连接干扰过滤。
在实施例三中，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法。
其中，存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器、软盘驱动器、固态驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除（或固定）的介质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器（Read-OnlyMemory，简称为ROM）和随机存取存储器。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM（Programable Read-Only Memory，简称为PROM）、可擦除PROM、电可擦除PROM、电可改写ROM或闪存（FLASH）或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM），其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器、扩展数据输出动态随机存取存储器、同步动态随机存取内存等。
存储器可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器所执行的可能的计算机程序指令。
处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法。
在实施例四中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法。
所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述可读存储介质在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的移动硬盘。所述可读存储介质在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡、安全数字卡、闪存卡等。可读存储介质还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。可读存储介质不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，其特征在于，包括一下步骤：
获取悬挑钢结构的预制件数据，根据所述预制件数据建立预制件模型，将所述预制件模型按照设计图纸预拼装后获取悬挑钢结构的架体模型；
确定所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据，建立比对库，所述位移范围数据为邻近的任意两个预制件之间的相对距离数据和相对夹角数据；
数据采集端采集现场悬挑钢结构的实时数据，对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台，所述实时数据包括现场悬挑钢结构的受力点荷载和现场邻近预制件的位移范围数据；
所述系统平台将所述实时数据导入比对库进行比对，将所述实时数据的比对结果以不同颜色显示在所述架体模型上。
2.根据权利要求1所述的异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，其特征在于，确定所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据，建立比对库时，具体包括以下步骤：
建立三维坐标，获取所述架体模型上多个受力点的三维坐标和任一受力点的荷载范围数据，将任一受力点的三维坐标和荷载范围数据进行逐一映射，得到受力点荷载数据，将多个所述受力点荷载数据整合为第一对比集合；
对架体上所有预制件进行编号处理，获取架体上所有邻近预制件模型的位移范围数据，将所述位移范围数据与对应的邻近预制件模型进行映射处理，得到邻近预制件变形数据，将多个所述邻近预制件变形数据整合为第二对比集合；
将所述第一比对集合与第二比对集合合并作为比对库。
3.根据权利要求2所述的异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，其特征在于，所述架体模型的受力点根据悬挑钢结构的受力特征布置，所述邻近预制件模型的位移范围数据监测位置根据悬挑钢结构的几何形态和几何变形情况设置。
4.根据权利要求1所述的异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，其特征在于，采集现场悬挑钢结构的实时数据，对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台时，具体包括以下步骤：
对实时数据进行校准并消除放大倍数偏差，获得第一处理数据；
在悬挑钢结构存在地震、施工建设外力干扰情况下，通过检测到的外力干扰变化波形提取曲线特征，对所述第一处理数据进行平滑过滤，获得第一过滤数据；
对所述第一过滤数据进行电子干扰过滤，获得第二过滤数据，将所述第二过滤数据上传至系统平台。
5.根据权利要求4所述的异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，其特征在于，所述电子干扰过滤包括无效触发干扰过滤、电连接干扰过滤。
6.根据权利要求1所述的异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法，其特征在于，所述系统平台将所述实时数据导入比对库进行比对时，具体包括以下步骤：
预先将数据采集端与系统平台进行串口连接，成功建立网络连接后，根据被检悬挑钢结构的位置数据向数据采集端配置IP地址；
先联网获取采集数据采集端的调零信号，再接入数据采集端，获取现场悬挑钢结构的实时数据；
将所述实时数据导入比对库进行比对。
7.一种异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测系统，其特征在于，包括以下内容：
建模模块：所述建模模块用于建立预制件模型，并将所述预制件模型按照设计图纸预拼装后获取悬挑钢结构的架体模型；
比对库：所述比对库用于存储所述架体模型的受力点荷载以及邻近预制件模型的位移范围数据；
数据采集端：所述数据采集端用于采集现场悬挑钢结构的实时数据；
数据处理器：所述数据处理器用于对所述实时数据进行过滤处理后上传至系统平台；
系统平台；所述系统平台用于将所述实时数据与比对库进行比对并输出比对结果；
模型展示端：所述模型展示端将所述实时数据的比对结果以不同颜色显示在所述架体模型上；
服务器：用于支持数据采集端与系统平台进行数据往来。
8.根据权利要求7所述的异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测系统，其特征在于，还包括以下内容：
数据校准模块：所述数据校准模块用于对实时数据进行校准并消除放大倍数偏差；
外力干扰滤波模块，所述外力干扰滤波模块用于通过检测到的外力干扰变化波形提取曲线特征，对所述实时数据进行平滑过滤；
电子干扰滤波模块，所述电子干扰滤波模块用于对所述实时数据进行无效触发干扰过滤和电连接干扰过滤。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述异型大跨度悬挑钢结构的在线健康监测方法。
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|---|---|
| CN117848280B (zh) | 2024-05-24 |
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