CN212623725U - 灌区水工结构安全健康监测模块化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了灌区水工结构安全健康监测模块化系统，包括安全健康监测系统、服务器、数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，安全健康监测系统通过线缆分别连接数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，安全健康监测系统通过服务器分别连接数据分析模块、数据传输模块和系统健康监测模块，数据采集模块包括应变监测模块、振动监测模块、门叶运行监测模块、转角监测模块、拉力监测模块；本实用新型具有使数据采集数据化、自动化、分析处理智能化，提高检测数据的稳定性和检测成果的可靠性的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及结构安全监测技术领域，具体为灌区水工结构安全健康监测模块化系统。
背景技术
水工金属结构设备安全健康监测模块化系统管理是一项技术性较强的工作，涉及到结构、机械、防腐、材料、焊接及仪器仪表等诸多设备专业，主要采用先进的检测方法和仪器设备对在役水工金属结构设备进行安全检测，对设备做出安全评估结论，并提出相应的改进措施。我国是从80年代末才开展水工金属结构设备安全检测与评估理论研究工作的，并结合工程安全检测与评估的实践经验，逐步探索出安全检测与评估方法。鉴于水工金属结构设备安全检测与评估工作的重要性，为保证检测与评估质量，规范安全检测与评估工作，有关部门组织编写了一系列的水工金属结构安全检测与评估以及报废更新的技术法规；
但针对灌区新建和在役的水工金属结构设备的运行工况安全运行的健康监测系统研究还相对较少，同时根据灌区集群化水闸运行情况，对于金结设备健康监测系统进行的模块化系统管理的研究基本处于空白。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供灌区水工结构安全健康监测模块化系统，具有使数据采集数据化、自动化、分析处理智能化，提高检测数据的稳定性和检测成果的可靠性的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案灌区水工结构安全健康监测模块化系统，包括安全健康监测系统、服务器、数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，安全健康监测系统通过线缆分别连接数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，安全健康监测系统通过服务器分别连接数据分析模块、数据传输模块和系统健康监测模块；
数据采集模块包括应变监测模块、振动监测模块、门叶运行监测模块、转角监测模块、拉力监测模块、位移监测模块、压力监测模块、挠度监测模块和应力监测模块，实现对结构参数的状态监测识别；
数据发布模块包括垂直监测模块、倾斜监测模块、测缝监测模块、倾角监测模块、湿温度监测模块、渗透监测模块、纵向监测模块、横向监测模块和水平监测模块，实现对结构参数的显示、测量和数据收集；
服务器采用CPU处理器进行数据的分析，对整体进行控制和数据分析对比，服务器采用无线节点，无线节点采用CC2530芯片，进行接收网络中的网络信息，对灌区水工结构内外环境健康参数进行及时的监测并通过数据传输模块进行信息的传输；
安全健康监测系统搭载有电脑主机、显示屏和电源控制柜，显示数据采集参数和各监测项目的覆盖范围；
数据传输模块主要包括覆盖整个灌区的通讯网络、数据采集模块与数据传输模块之间的通讯网络以及设备与模块之间的短途通讯方式；
数据发布模块对灌区结构安全进行自动化记录、计量、统计、分析等，对整个系统生成的数据进行管理和发布。
优选的，应变监测模块通过应变传感器检测主要部件的最大应力分布区域，可根据结构分析的应力云图、计算给出的最大应力位置、测试构件轴向的表面应变量等确定，对称结构应设置有健康监测测点，进行测试数据分析比对。
优选的，振动监测模块测点布置在梁、支臂、机架、平台等特征部位，机械类振动监测模块测点布置在传动机构的支承座、齿轮箱轴承座等特征部位，管道类振动监测模块测点按测试截面的圆周方向布置；振动监测模块测点避开筋板、支撑、连接板、加劲环等结构的变化部位。
优选的，门叶运行监测模块布置在距离底面门叶高度的三分之一处，并按实际布置高度计算允许偏斜值，门叶运行模块的垂直轴设置在门叶中心截面上。
优选的，转角监测模块设置在弧门的支铰轴和液压启闭机吊耳轴支铰轴端面。
优选的，声发射健康监测模块设置在承重、支承、轴承等特征部位；启闭机等机械类的声发射健康监测模块设置在传动机构的支承、齿轮箱轴承座等特征部位。
优选的，拉力监测模块测点设置在承载钢丝绳悬挂端，固定式监测点。
优选的，位移监测模块测点安装在固定基准上监测对象的位移值为绝对位移，传感器安装在移动基准上检测对象的位移值为相对位移。
优选的，压力监测模块测点传感器布置在门叶面板的背水面，采用小孔测压。
优选的，挠度监测模块在门机主梁适当位置布置挠曲变形健康监测模块测点，对门机主梁挠度的变化过程进行健康监测。
优选的，测缝监测模块用于检测槽身梁端的过大相对变位，监测结果用于：作为变形缝工作状态的判别指标；作为运行期间安全性预警的重要信息并通过服务器传输至数据传输模块。
优选的，数据发布模块采用传感器组实时监测灌区水工结构的健康状态信息，对结构老化问题提前做出预警，并通过线缆传输至数据传输模块对信息进行传输。
优选的，数据发布模块通过数据分析模块将自动统计灌区结构参数完成情况，并通过数据传输模块连接服务器将数据记录存放。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：灌区水工结构安全健康监测模块化系统通过服务器进行整体的控制，增加自动化程度，通过联网进行网络传输，便于进行信息的传输和分析，通过布设健康监测传感器，进行前端集成，科学设置了灌区各类型关键点水工结构设备实时安全健康监测系统主要功能模块。不需要重复开发软件系统，健康监测数据即可直接接入都江堰灌区建设的智能化信息平台，使数据采集数据化、自动化、分析处理智能化，提高检测数据的稳定性和检测成果的可靠性，灌区节点工程安全健康监测技术模块化系统是将完成由“点”向面、由标量向矢量、由小范围向大空间、由单参数向多参数的转变，加强健康监测系统模块化设备的环境适应性、长期稳定性和智能实用性，使其安装调试方便、造价低廉、维护简单，普通工作人员均能操作。
附图说明
图1为本实用新型灌区水工结构安全健康监测模块化系统的整体系统示意图；
图2为本实用新型灌区水工结构安全健康监测模块化系统的数据采集模块示意图；
图3为本实用新型灌区水工结构安全健康监测模块化系统的数据发布模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1、2、3，灌区水工结构安全健康监测模块化系统，包括安全健康监测系统、服务器、数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，安全健康监测系统通过线缆分别连接数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，安全健康监测系统通过服务器分别连接数据分析模块、数据传输模块和系统健康监测模块，数据采集模块包括应变监测模块、振动监测模块、门叶运行监测模块、转角监测模块、拉力监测模块、位移监测模块、压力监测模块、挠度监测模块和应力监测模块，实现对结构参数的状态监测识别，数据发布模块包括垂直监测模块、倾斜监测模块、测缝监测模块、倾角监测模块、湿温度监测模块、渗透监测模块、纵向监测模块、横向监测模块和水平监测模块，实现对结构参数的显示、测量和数据收集，服务器采用CPU处理器进行数据的分析，对整体进行控制和数据分析对比，服务器采用无线节点，无线节点采用CC2530芯片，进行接收网络中的网络信息，对灌区水工结构内外环境健康参数进行及时的监测并通过数据传输模块进行信息的传输，安全健康监测系统搭载有电脑主机、显示屏和电源控制柜，显示数据采集参数和各监测项目的覆盖范围，数据传输模块主要包括覆盖整个灌区的通讯网络、数据采集模块与数据传输模块之间的通讯网络以及设备与模块之间的短途通讯方式，数据发布模块对灌区结构安全进行自动化记录、计量、统计、分析等，对整个系统生成的数据进行管理和发布；
应变监测模块通过应变传感器检测主要部件的最大应力分布区域，可根据结构分析的应力云图、计算给出的最大应力位置、测试构件轴向的表面应变量等确定，对称结构应设置有健康监测测点，进行测试数据分析比对；
振动监测模块测点布置在梁、支臂、机架、平台等特征部位，机械类振动监测模块测点布置在传动机构的支承座、齿轮箱轴承座等特征部位，管道类振动监测模块测点按测试截面的圆周方向布置；振动监测模块测点避开筋板、支撑、连接板、加劲环等结构的变化部位；
门叶运行监测模块布置在距离底面门叶高度的三分之一处，并按实际布置高度计算允许偏斜值，门叶运行模块的垂直轴设置在门叶中心截面上；
转角监测模块设置在弧门的支铰轴和液压启闭机吊耳轴支铰轴端面；
声发射健康监测模块设置在承重、支承、轴承等特征部位；启闭机等机械类的声发射健康监测模块设置在传动机构的支承、齿轮箱轴承座等特征部位；
拉力监测模块测点设置在承载钢丝绳悬挂端，固定式监测点；
位移监测模块测点安装在固定基准上监测对象的位移值为绝对位移，传感器安装在移动基准上检测对象的位移值为相对位移；
压力监测模块测点传感器布置在门叶面板的背水面，采用小孔测压；
挠度监测模块在门机主梁适当位置布置挠曲变形健康监测模块测点，对门机主梁挠度的变化过程进行健康监测；
测缝监测模块用于检测槽身梁端的过大相对变位，监测结果用于：作为变形缝工作状态的判别指标；作为运行期间安全性预警的重要信息并通过服务器传输至数据传输模块；
数据发布模块采用传感器组实时监测灌区水工结构的健康状态信息，对结构老化问题提前做出预警，并通过线缆传输至数据传输模块对信息进行传输；
数据发布模块通过数据分析模块将自动统计灌区结构参数完成情况，并通过数据传输模块连接服务器将数据记录存放。
实施例1：
(1)安全健康监测系统能对安全健康监测对象数据管理、分析、长期储存，反映健康监测对象长期运行状态的变化趋势，并以数据、图形、表格、曲线和文字等形式进行显示和描述，能够及时对健康监测，并提供的运行状态监测报告；
(2)在服务器内设定应变传感器应变值检测上限值，使用系统健康监测模块通过服务器连接网络进行实时监测灌区结构内应力变换值，实时进行检测灌区内结构应力变化，当设定完成后，需要进行修改时人员通过控制安全健康监测系统进行连接网络，进行重新设定数值，并将信息传输至服务器，通过服务器进行远程信息限定修改，信息的储存，设定完成后，服务器控制工作，并将检测到的信息数值通过数据传输模块进行传输；
(3)振动监测模块测点布置在梁、支臂、机架、平台等特征部位，机械类振动监测模块测点布置在传动机构的支承座、齿轮箱轴承座等特征部位，管道类振动监测模块测点按测试截面的圆周方向布置，振动监测模块测点避开筋板、支撑、连接板、加劲环等结构的变化部位；
(4)门叶运行监测模块布置在距离底面门叶高度的三分之一处，并按实际布置高度计算允许偏斜值，门叶运行模块的垂直轴设置在门叶中心截面上；
(5)数据采集模块主要针对结构应力(静应力、动应力、测试应力)、结构振动、倾角、摩擦、卡阻、挠度、缺陷扩展、钢丝绳缺陷、钢丝绳拉力、同步轴等模块化数据收集、分析及管理水工金属结构模块化监测评价准则的方面；
(6)服务器通过线缆连接数据发布模块，显示垂直监测模块、倾斜监测模块、测缝监测模块、倾角监测模块、湿温度监测模块、渗透监测模块、纵向监测模块、横向监测模块和水平监测模块，实现对结构参数的显示、测量和数据收集；
(7)服务器采用CPU处理器进行数据的分析，对整体进行控制和数据分析对比，所述服务器采用无线节点，无线节点采用CC2530芯片，进行接收网络中的网络信息，对灌区水工结构内外环境健康参数进行及时的监测并通过数据传输模块进行信息的传输。
工作原理：本实用新型灌区水工结构安全健康监测模块化系统，安全健康监测系统能对安全健康监测对象数据管理、分析、长期储存，反映健康监测对象长期运行状态的变化趋势，并以数据、图形、表格、曲线和文字等形式进行显示和描述，能够及时对健康监测，并提供的运行状态监测报告，在服务器内设定应变传感器应变值检测上限值，通过操作使用系统健康监测模块通过服务器连接网络进行实时监测灌区结构内应力变换值，实时进行检测灌区内结构应力变化，当设定完成后，需要进行修改时人员通过控制安全健康监测系统进行连接网络，进行重新设定数值，并将信息传输至服务器，通过服务器进行远程信息限定修改，信息的储存，设定完成后，通过服务器控制工作，并将检测到的信息数值通过数据传输模块进行传输，应变监测模块通过应变传感器检测主要部件的最大应力分布区域，可根据结构分析的应力云图、计算给出的最大应力位置、测试构件轴向的表面应变量等确定，对称结构应设置有健康监测测点，进行测试数据分析比对，振动监测模块测点布置在梁、支臂、机架、平台等特征部位，机械类振动监测模块测点布置在传动机构的支承座、齿轮箱轴承座等特征部位，管道类振动监测模块测点按测试截面的圆周方向布置，振动监测模块测点避开筋板、支撑、连接板、加劲环等结构的变化部位，门叶运行监测模块布置在距离底面门叶高度的三分之一处，并按实际布置高度计算允许偏斜值，门叶运行模块的垂直轴设置在门叶中心截面上，转角监测模块设置在弧门的支铰轴和液压启闭机吊耳轴支铰轴端面，声发射健康监测模块设置在承重、支承、轴承等特征部位，启闭机等机械类的声发射健康监测模块设置在传动机构的支承、齿轮箱轴承座等特征部位，拉力监测模块测点设置在承载钢丝绳悬挂端，固定式监测点，位移监测模块测点安装在固定基准上监测对象的位移值为绝对位移，传感器安装在移动基准上检测对象的位移值为相对位移，压力监测模块测点传感器布置在门叶面板的背水面，采用小孔测压，挠度监测模块在门机主梁适当位置布置挠曲变形健康监测模块测点，对门机主梁挠度的变化过程进行健康监测，测缝监测模块用于检测槽身梁端的过大相对变位，监测结果用于：作为变形缝工作状态的判别指标，作为运行期间安全性预警的重要信息并通过服务器传输至数据传输模块，数据发布模块采用传感器组实时监测灌区水工结构的健康状态信息，对结构老化问题提前做出预警，并通过线缆传输至数据传输模块对信息进行传输，数据发布模块通过数据分析模块将自动统计灌区结构参数完成情况，并通过数据传输模块连接服务器将数据记录存放，使数据采集数据化、自动化、分析处理智能化，提高检测数据的稳定性和检测成果的可靠性，应用工程结构可靠度理论,将荷载和抗力均作为随机容量,分析研究工程结构的可靠度计算方法和寿命预测方法,通过布设健康监测传感器，进行前端集成，灌区节点工程安全健康监测技术模块化系统是将完成由“点”向面、由标量向矢量、由小范围向大空间、由单参数向多参数的转变，加强健康监测系统模块化设备的环境适应性、长期稳定性和智能实用性，使其安装调试方便、造价低廉、维护简单，普通工作人员均能操作。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (13)
1.灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于包括安全健康监测系统、服务器、数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，所述安全健康监测系统通过线缆分别连接数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、声发射监测模块、系统健康监测模块和数据发布模块，所述安全健康监测系统通过服务器分别连接数据分析模块、数据传输模块和系统健康监测模块；
所述数据采集模块包括应变监测模块、振动监测模块、门叶运行监测模块、转角监测模块、拉力监测模块、位移监测模块、压力监测模块、挠度监测模块和应力监测模块，实现对结构参数的状态监测识别；
所述数据发布模块包括垂直监测模块、倾斜监测模块、测缝监测模块、倾角监测模块、湿温度监测模块、渗透监测模块、纵向监测模块、横向监测模块和水平监测模块，实现对结构参数的显示、测量和数据收集；
所述服务器采用CPU处理器进行数据的分析，对整体进行控制和数据分析对比，所述服务器采用无线节点，无线节点采用CC2530芯片，进行接收网络中的网络信息，对灌区水工结构内外环境健康参数进行及时的监测并通过数据传输模块进行信息的传输；
所述安全健康监测系统搭载有电脑主机、显示屏和电源控制柜，显示数据采集参数和各监测项目的覆盖范围；
所述数据传输模块主要包括覆盖整个灌区的通讯网络、数据采集模块与数据传输模块之间的通讯网络以及设备与模块之间的短途通讯方式；
所述数据发布模块对灌区结构安全进行自动化记录、计量、统计、分析，对整个系统生成的数据进行管理和发布。
2.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述应变监测模块通过应变传感器检测主要部件的最大应力分布区域，可根据结构分析的应力云图、计算给出的最大应力位置、测试构件轴向的表面应变量确定，对称结构应设置有健康监测测点，进行测试数据分析比对。
3.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述振动监测模块测点布置在梁、支臂、机架、平台特征部位，机械类振动监测模块测点布置在传动机构的支承座、齿轮箱轴承座特征部位，管道类振动监测模块测点按测试截面的圆周方向布置，振动监测模块测点避开筋板、支撑、连接板、加劲环结构的变化部位。
4.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述门叶运行监测模块布置在距离底面门叶高度的三分之一处，并按实际布置高度计算允许偏斜值，门叶运行模块的垂直轴设置在门叶中心截面上。
5.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述转角监测模块设置在弧门的支铰轴和液压启闭机吊耳轴支铰轴端面。
6.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述声发射健康监测模块设置在承重、支承、轴承特征部位；启闭机机械类的声发射健康监测模块设置在传动机构的支承、齿轮箱轴承座特征部位。
7.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述拉力监测模块测点设置在承载钢丝绳悬挂端，固定式监测点。
8.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述位移监测模块测点安装在固定基准上监测对象的位移值为绝对位移，传感器安装在移动基准上检测对象的位移值为相对位移。
9.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述压力监测模块测点传感器布置在门叶面板的背水面，采用小孔测压。
10.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述挠度监测模块在门机主梁适当位置布置挠曲变形健康监测模块测点，对门机主梁挠度的变化过程进行健康监测。
11.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述测缝监测模块用于检测槽身梁端的过大相对变位，监测结果用于：作为变形缝工作状态的判别指标；作为运行期间安全性预警的重要信息并通过服务器传输至数据传输模块。
12.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述数据发布模块采用传感器组实时监测灌区水工结构的健康状态信息，对结构老化问题提前做出预警，并通过线缆传输至数据传输模块对信息进行传输。
13.根据权利要求1所述的灌区水工结构安全健康监测模块化系统，其特征在于：所述数据发布模块通过数据分析模块将自动统计灌区结构参数完成情况，并通过数据传输模块连接服务器将数据记录存放。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111399471A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-07-10 | 四川省水利科学研究院 | 灌区水工结构安全健康监测模块化系统技术研究及应用 |
| CN111399471B (zh) * | 2020-05-15 | 2024-05-17 | 四川省水利科学研究院 | 灌区水工结构安全健康监测模块化系统 |
-
2020
- 2020-05-15 CN CN202020822345.6U patent/CN212623725U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111399471A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-07-10 | 四川省水利科学研究院 | 灌区水工结构安全健康监测模块化系统技术研究及应用 |
| CN111399471B (zh) * | 2020-05-15 | 2024-05-17 | 四川省水利科学研究院 | 灌区水工结构安全健康监测模块化系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20210226 Effective date of abandoning: 20240517 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20210226 Effective date of abandoning: 20240517 |