CN205451465U - 一种结构安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种结构安全监控系统，包括：主机柜、附属集线箱和测量端；主机柜中包括：工控机、交换机和多个主采集器；附属集线箱中包括：多个扩展模块；测量端中包括：多个接线盒和传感器；工控机通过交换机向主采集器传输采集命令；主采集器根据采集命令控制对应的扩展模块的各个通道按照顺序逐一与主采集器进行数据交换；扩展模块通过数据电缆接收与其连接的各个传感器的测量数据，并通过数据电缆将测量数据传输给主采集器；工控机通过交换机从所述主采集器中下载测量数据，并对下载的测量数据进行分析处理并根据处理结果进行实时的安全预警。应用本实用新型可以提高使用效率、节约大量的人工成本、获得海量原始数据，实现实时自动分析处理和结果呈现，实时异常工况预警。

Description

一种结构安全监控系统

技术领域

本实用新型涉及安全监控技术领域，尤其涉及一种结构安全监控系统。

背景技术

核电站安全壳是核反应堆的围护结构，是继核燃烧包壳、压力壳之后的第三道安全屏障，其结构安全重要性无与伦比。根据国际原子能机构有关规定，核电站安全壳结构建造后和在役期间需要定期进行密封性试验、强度试验以及日常的安全监控。鉴于此，在安全壳的施工过程中，在混凝土结构内预埋了或者在结构外侧壁安装了对安全壳的各种变形进行测量的大量永久性仪表。二代半以前的核电技术，上述测量仪表分散在结构不同的部位，在试验期间一般都是通过人工跑点采用手持式的测读仪表进行测量。当前，以台山核电站的EPR三代核电技术为例，根据结构的安全检测的考虑，布设了700余支仪表，这些仪表所检测的参数种类多、容量大，依靠单纯的原有人工跑点方式收集数据和实现监控已不能满足核电监控的规定与设计要求。同时，随着当代对核电安全管理意识的提升以及节省人工成本需求迫切，原有的二代半以前的核电技术，迫切需要对原有的测试系统进行改造升级，通过改造集成一种结构安全自动化监控技术已经是势在必行。

其它非核电领域，对于重要的影响国际民生和公共安全的建筑结构，如国家会议中心、体育场、大跨桥梁等，根据设计要求，在结构的建造或者运行期间也需要进行结构安全监控，因此往往根据结构的重要性程度及设计的要求布设了大量的检测仪表，这些结构安全监控也需要集成一种自动化的监控技术。

因此可知，在现有技术中，对于当前两代半的核电站安全壳结构安全监测技术，已经实现了结构安全检测用传感器的设计与布设。图1为现有技术中的核电结构监测系统架构图，如图1所示，现有技术中的核电结构监测系统包括测量端11、接线端12和采集终端13。其中，测量端11中可以包括有多种种类的传感器。例如，图1中所示的第1类传感器111、……、第N类传感器11N等。接线端12中具有N个接线盒，每一个接线盒121都与其所对应的某一类传感器通过电缆连接，例如，图1中所示的接线盒121与第1类传感器通过电缆连接，……，接线盒12N与第N类传感器通过电缆连接。采集终端13可以包括多个便携式读数仪，其中，每一类传感器都对应一个相应的便携式读数仪。例如，图1中所示的第1类便携式读数仪131与接线盒121通过数据线连接，……，第N类便携式读数仪13N与接线盒12N通过数据线连接。

根据上述结构可知，现有技术中的结构监测系统中的传感器均是就近分散式布置，并使用便携式读数仪通过人工跑点的方式进行数据采集，然后根据采集所得数据人工录入和分析处理并进行评判与控制，因此缺乏集成式的数据自动化采集与控制装置。

对于其它非核电领域，结构安全监测实现了结构安全检测用传感器子系统的设计与布设，对于数据收集系统除人工收集外，也有集成了半自动或者自动程度较高的收集系统，但这些半自动或者自动化程度较高的监测系统各个功能部分都是相互独立的，并未集成为一体化的采集柜。对于半自动化的数据收集系统基本是需要人工干预情况下分批次的收集结构的基本参数。而自动化程度较高的收集系统，其能够采集的信号类型也往往都比较单一，每种信号类型的采集装置独立工作，最后数据通过人工归集和分析最后实现人工对结构安全的监控与评估。

鉴于当前核电事业的蓬勃发展，第三代核电技术的推广应用，大容量、多参数检测仪表的应用，迫切需要开发一套标准化的结构安全监控技术，研发与之匹配的结构安全自动化监测标准化控制柜。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种结构安全监控系统，从而提高了使用效率、节约了大量的人工成本、获得了海量原始数据，可以实现实时自动分析处理和结果呈现，做到实时异常工况预警，对安全壳的正常运行取到很好的监管作用。

本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种结构安全监控系统，该系统包括：主机柜、附属集线箱和测量端；

所述主机柜，通过控制电缆和数据电缆与附属集线箱连接，所述附属集线箱通过所述数据电缆与测量端连接；

所述主机柜中包括：工控机、交换机和多个主采集器；

所述附属集线箱中包括：多个扩展模块；

所述测量端中包括：多个接线盒和多个与接线盒连接的传感器；

所述工控机通过交换机向所述主采集器传输采集命令；

所述主采集器根据采集命令通过控制电缆控制对应的扩展模块的各个通道按照顺序逐一采集数据并通过数据电缆与主采集器进行数据交换；

所述扩展模块通过数据电缆接收与其通过接线盒连接的各个传感器的测量数据，并通过数据电缆将测量数据传输给主采集器；

所述主采集器存储所接收到的测量数据；

所述工控机通过交换机从所述主采集器中下载测量数据，并对下载的测量数据进行分析处理并根据处理结果进行实时的安全预警。

较佳的，所述采集命令中包括：

时钟、采集信号类型、数量、接线方式和采集频率。

较佳的，所述主机柜还进一步包括：防雷模块；

所述防雷模块，用于防止雷电击中传感器后引起主采集器及其他设备的损坏。

较佳的，所述主机柜还进一步包括：显示器；

所述显示器，用于显示结构安全监控系统中各个传感器测量得到的实时数据或工作曲线，并进行实时的安全预警。

较佳的，所述主机柜还进一步包括：柜体和集成一体的配电箱；

所述柜体，用于安装、设置和保护主机柜中的各个设备；

所述配电箱，设置于所述柜体的底部，用于为主机柜及整个结构安全监控系统供电，根据目标传感器或部件的不同，配置相应的适配开关电源，以提供所需的额定直流电和交流电。

较佳的，所述主机柜还进一步包括：不间断电源；

所述不间断电源，用于为主机柜及整个结构安全监控系统提供不间断电源。

较佳的，所述UPS为整体式或分体式；

所述UPS包括：UPS控制器和UPS电池包。

较佳的，所述主机柜还进一步包括：散热风扇和柜体接地端子；

所述散热风扇，设置于柜体的顶部，用于降低主机柜的内部温度。

所述柜体接地端子，设置于柜体的底部，用于防止雷击和/或漏电造成柜体及柜体内部的设备的损坏。

由上述技术方案可见，通过使用本实用新型中所提供的结构安全监控系统，在对大型建筑结构进行安全监控时，可以不再依靠人工跑点手动测量、手动分析和延时评估，而是可以进行自动监控，极大的提高了使用效率、节约了大量的人工成本、获得了海量原始数据，可以实现实时自动分析处理和结果呈现，做到实时异常工况预警，对安全壳的正常运行取到很好的监管作用。而且，本实用新型中的结构安全监控系统，针对当前非核电领域的结构安全监控，实现了自动化程度更好全方位的结构安全管理，因此该系统不仅仅是一种数据自动化收集装置，更是一种数据自动分析、整理与评估的平台。

附图说明

图1为现有技术中的核电结构监测系统架构图。

图2为本实用新型实施例中的结构安全监控系统的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中的主机柜的结构示意图。

图4为本实用新型实施例中的结构安全监控系统的供电线路图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。

图2为本实用新型实施例中的结构安全监控系统的结构示意图。如图2所示，本实用新型实施例中的结构安全监控系统包括：主机柜21、附属集线箱22和测量端23。

其中，所述主机柜21，通过控制电缆(例如，图2中所示的主机柜与附属集线箱之间的虚线)和数据电缆(例如，图2中所示的主机柜与附属集线箱之间的实线)与附属集线箱22连接，所述附属集线箱22通过所述数据电缆与测量端23连接，所述数据电缆为多芯电缆，根据接入传感器的数量不同而不同；

所述主机柜21中包括：工控机211、交换机212和多个主采集器213；

所述附属集线箱22中包括：多个扩展模块221；

所述测量端23中包括：多个接线盒231和多个与接线盒231连接的传感器232；

所述工控机211通过交换机212向所述主采集器213传输采集命令；

所述主采集器213根据采集命令通过控制电缆控制对应的扩展模块221的各个通道按照顺序逐一采集数据并通过数据电缆与主采集器213进行数据交换；

所述扩展模块221通过数据电缆接收与其通过接线盒231连接的各个传感器232的测量数据，并通过数据电缆将测量数据传输给主采集器213；

所述主采集器213存储所接收到的测量数据；

所述工控机211通过交换机212从所述主采集器213中下载测量数据，并对下载的测量数据进行分析处理并根据处理结果进行实时的安全预警。

根据上述结构安全监控系统的结构可知，在本实用新型的技术方案中，工控机通过数据总线(即数据电缆)与各个主采集器连接，每个主采集器都有专用的网络地址。因此，工控机可以向主采集器发送采集命令，从主采集器下载和存储已采集的测量数据，对测量数据进行处理和分析之后，即可生成用户所需要的各类报表。

较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述采集命令中可以包括：时钟、采集信号类型、数量、接线方式和采集频率等信息。

在本实用新型的技术方案中，所述主采集器的主要功能是进行安全监测传感器的测量数据的采集。较佳的，在本实用新型的具体实施例中，根据接线方式不同，每个主采集器可以支持16～48个模拟通道输入(扩展后可达到300～900个)。较佳的，在本实用新型的具体实施例中，主采集器可测量的测量数据类型可以主要包括：频率、温度、电阻、电流、电压、湿度、压力等信号，可以涵盖工程建筑安全监测能用到的绝大多数传感器类型。在本实用新型的技术方案中，可以根据所需接入的传感器的数量不同，按需增加或减少主采集器的数量。

较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述交换机可以使用网络线将工控机和多个主采集器组网，从而实现工控机与各个主采集器之间的相互通信。

图3为本实用新型实施例中的主机柜的结构示意图，如图3所示，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述主机柜还可以进一步包括：防雷模块214；

所述防雷模块214，用于防止雷电击中传感器后引起主采集器213及其他设备的损坏。

在本实用新型的技术方案中，工程结构中用于安全监测的传感器，很多都分布在建筑物表面较高的位置。为了防止雷电击中传感器后引起主采集器及其他设备的损坏，因此可以在主采集器与传感器之间增加防雷模块。

较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述主机柜21还可以进一步包括：显示器215；

所述显示器215，与所述工控机211配套使用，用于显示结构安全监控系统中各个传感器测量得到的实时数据或工作曲线，从而可以将建筑结构的工作状态直观地显示出来，而且还可以进行实时的安全预警。

较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述主机柜21还可以进一步包括：柜体216和集成一体的配电箱217；

所述柜体216，用于安装、设置和保护主机柜21中的各个设备；

所述配电箱217，设置于所述柜体216的底部，用于为主机柜21及整个结构安全监控系统供电，根据目标传感器或部件的不同，配置相应的适配开关电源，以提供所需的额定直流电和交流电。

较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述主机柜21还可以进一步包括：不间断电源(UPS)；

所述不间断电源，用于为主机柜21及整个结构安全监控系统提供不间断电源，从而可以在外部电源短期中断的情况下，能够保证结构监测的连续运行。

较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述UPS为整体式或分体式；所述UPS包括：UPS控制器2181和UPS电池包2182。

在本实用新型的技术方案中，根据实际使用环境和使用要求的不同，电池包的容量可以按需调整。

较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述主机柜还可以进一步包括：散热风扇和柜体接地端子(图中未示出)；

所述散热风扇，设置于柜体的顶部，用于降低主机柜的内部温度。

所述柜体接地端子，设置于柜体的底部，用于防止雷击和/或漏电造成柜体及柜体内部的设备的损坏。

另外，在本实用新型的技术方案中，所述附属集线箱是主机柜的附属扩展装置。该所述附属集线箱一般都是在传感器的数量较大、传感器与主机柜之间间距过长的情况下使用，其主要功能是将大量的传感器的信号电缆汇集，并通过较少数量的数据总线电缆与主机柜间进行通信，从而能够有效地精简线路、便于安装和管理。在本实用新型的技术方案中，所述附属集线箱内部主要包括扩展模块。在实际应用常见中，根据传感器的数量不同，所述附属集线箱内所需的扩展模块数量也可以不同。

图4为本实用新型实施例中的结构安全监控系统的供电线路图，如图4所示，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，从上游配电箱引入电源后，首先接入主机柜中的UPS电源，从而可以保证结构安全监控系统不受上游电路临时通断的影响，可以不间断运行。从UPS电源输出后，其中一路线路通过AC/DC适配器为各个接线盒和各个传感器进行供电。根据传感器的类型不同，有的传感器需要电源，而有的不需要，不同传感器需要电源的种类也不同，因此实际线路可能比图4中所表示的更为复杂，但是上述功能完全可以在主机柜的配电柜中实现，因此在此不再赘述。UPS电源的另一路线路输出，通过上架插排和/或AC/DC适配器可以为主机柜中的各个设备进行供电。

另外，在本实用新型的技术方案中，由于主机柜中已经设置了功能全面的配电箱，因此，所述结构安全监控系统只需在主机柜一侧即可以控制整个系统的电路。而在现有技术的监控系统中，一般都需要设置多个配电柜，如果需要控制某个部件的电路，则需要到相应的配电柜处才能进行操作。

综上所述，通过使用本实用新型中所提供的结构安全监控系统，在对大型建筑结构进行安全监控时，可以不再依靠人工跑点手动测量、手动分析和延时评估，而是可以进行自动监控，极大的提高了使用效率、节约了大量的人工成本、获得了海量原始数据，可以实现实时自动分析处理和结果呈现，做到实时异常工况预警，对安全壳的正常运行取到很好的监管作用。而且，本实用新型中的结构安全监控系统，针对当前非核电领域的结构安全监控，实现了自动化程度更好全方位的结构安全管理，因此该系统不仅仅是一种数据自动化收集装置，更是一种数据自动分析、整理与评估的平台。

另外，本实用新型中的结构安全监控系统标准化的研发和优良的拓展功能，对于当前三代核电技术发展态势：多参数、大容量监测系统的普遍推广和成熟应用树立了典范，可以为我国核电事业的发展和健康运行保驾护航，为我管核电监管当局安全监督提供了有力途径。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种结构安全监控系统，其特征在于，该系统包括：主机柜、附属集线箱和测量端；

所述主机柜，通过控制电缆和数据电缆与附属集线箱连接，所述附属集线箱通过所述数据电缆与测量端连接；

所述主机柜中包括：工控机、交换机和多个主采集器；

所述附属集线箱中包括：多个扩展模块；

所述测量端中包括：多个接线盒和多个与接线盒连接的传感器；

所述工控机通过交换机向所述主采集器传输采集命令；

所述主采集器根据采集命令通过控制电缆控制对应的扩展模块的各个通道按照顺序逐一采集数据并通过数据电缆与主采集器进行数据交换；

所述扩展模块通过数据电缆接收与其通过接线盒连接的各个传感器的测量数据，并通过数据电缆将测量数据传输给主采集器；

所述主采集器存储所接收到的测量数据；

所述工控机通过交换机从所述主采集器中下载测量数据，并对下载的测量数据进行分析处理并根据处理结果进行实时的安全预警。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机柜还进一步包括：防雷模块；

所述防雷模块，用于防止雷电击中传感器后引起主采集器及其他设备的损坏。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机柜还进一步包括：显示器；

所述显示器，用于显示结构安全监控系统中各个传感器测量得到的实时数据或工作曲线，并进行实时的安全预警。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机柜还进一步包括：柜体和集成一体的配电箱；

所述柜体，用于安装、设置和保护主机柜中的各个设备；

所述配电箱，设置于所述柜体的底部，用于为主机柜及整个结构安全监控系统供电，根据目标传感器或部件的不同，配置相应的适配开关电源，以提供所需的额定直流电和交流电。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机柜还进一步包括：不间断电源UPS；

所述UPS，用于为主机柜及整个结构安全监控系统提供不间断电源。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述UPS为整体式或分体式；

所述UPS包括：UPS控制器和UPS电池包。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机柜还进一步包括：散热风扇和柜体接地端子；

所述散热风扇，设置于柜体的顶部，用于降低主机柜的内部温度；

所述柜体接地端子，设置于柜体的底部，用于防止雷击和/或漏电造成柜体及柜体内部的设备的损坏。