基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统，SQL数据库管理模块用于获取大体积混凝土外形尺寸数据、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据，并以数组的形式传输到基于Qt框架的OpenGL可视化模块中；基于Qt框架的OpenGL可视化模块用于对大体积混凝土外形尺寸数据数组、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标数组、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据数组进行直接显示，并利用相邻两层测温光纤测得的温度按指数模型克里格法插值进行插值处理。本发明专利技术可以通过各层光纤测温数据进行空间插值得到无光纤部位的温度，从而可实时呈现大体积混凝土三维温度场。

Visualization system and method of mass concrete temperature monitoring based on optical fiber temperature measurement

The invention discloses a large volume concrete temperature monitoring visualization system based on optical fiber temperature measurement. The SQL database management module is used to obtain the shape and dimension data of large volume concrete, the spatial coordinates of the optical fiber for temperature measurement inside the large volume concrete, and the optical fiber distributed temperature measurement data inside the large volume concrete, and is transmitted to the OpenGL visualization module based on QT framework in the form of array The OpenGL visualization module based on QT framework is used to display the data array of bulk concrete shape and size, the spatial coordinate array of temperature measurement optical fiber in bulk concrete and the distributed temperature measurement data array of optical fiber in bulk concrete directly, and the temperature measured by two adjacent layers of temperature measurement optical fiber is interpolated according to the Kriging method of exponential model. The invention can obtain the temperature of the position without optical fiber through spatial interpolation of the optical fiber temperature measurement data of each layer, so as to present the three-dimensional temperature field of mass concrete in real time.

【技术实现步骤摘要】
基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统及方法
本专利技术涉及工程安全监测
，具体地指一种基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统及方法。技术背景大体积混凝土一般采用通仓浇筑、连续上升的施工工艺，施工期水化热温升会影响到最终的应力状态，并且大体积混凝土结构受到周边基础的约束作用，容易引起温度应力，产生温度裂缝，破坏结构的整体性。分布式光纤测温技术相比传统热电偶式温度计有着明显的优势，可以方便快捷地掌握整个坝体内部温度场的变化，随着分布式光纤测温技术的迅猛发展，分布式光纤将是一种监测大体积混凝土内部温度非常有效的手段。目前，基于分布式光纤测温成果多采用单一的二维图或曲线，无法给工程人员提供更深层次的信息，未能充分利用监测数据的价值，造成了一定的浪费。传统的监测信息靠人工管理，分散储存，信息分析要经过数据搜集、向上报告、专家讨论、向下传达这样一个复杂过程，分析周期长，难以发挥监测系统的作用。《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供一种基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统及方法，本专利技术把大体积混凝土三维轮廓、光纤空间坐标、光纤测温值通过SQL(StructuredQueryLanguage，结构化查询语言)数据库有机结合起来，能使光纤测温信息集中管理、及时分析，并具有测点和对应的时间—温度值三维可视化功能。为实现此目的，本专利技术所设计的一种基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统，其特征在于，它包括SQL数据库管理模块和基于Qt(Qt是由QtCompany开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架)框架的OpenGL(OpenGraphicsLibrary，开放图形库)可视化模块，SQL数据库管理模块用于获取大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据，SQL数据库管理模块还用于将大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据以数组的形式传输到基于Qt框架的OpenGL可视化模块中；测温光纤在大体积混凝土内部的高程上间隔若干米布设一层；所述基于Qt框架的OpenGL可视化模块用于对大体积混凝土外形尺寸数据数组、不同标号的混凝土分区信息数组、混凝土分仓浇筑顺序信息数组、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标数组、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据数组进行直接显示，基于Qt框架的OpenGL可视化模块还用于利用相邻两层测温光纤测得的温度按指数模型克里格法插值进行插值处理，得到相邻两层测温光纤之间混凝土的分布式的温度。一种大体积混凝土温度监测可视化方法，它包括如下步骤：步骤1：结合大体积混凝土外形尺寸数据、大体积混凝土浇筑顺序信息、不同标号的混凝土分区信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标信息在ANSYS有限元软件中建立大体积混凝土三维模型并对大体积混凝土三维模型进行有限元网格划分，最后输出有限元网格的单元和节点信息；步骤2：在SQL数据库管理模块中创建光纤测温工程项目，并在光纤测温工程项目中导入不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标信息、有限元网格的单元和节点信息，生成大体积混凝土外轮廓：步骤3：将大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据导入SQL数据库管理模块，将大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据与大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标通过SQL数据库的动态数组关联得到光纤测温数据时空映射，基于Qt框架的OpenGL可视化模块利用光纤测温数据时空映射中相邻两层测温光纤测得的温度按指数模型克里格法插值进行插值处理，得到相邻两层测温光纤之间混凝土的分布式的温度，上述大体积混凝土外轮廓、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标信息和相邻两层测温光纤之间混凝土的分布式的温度集于一体，形成大体积混凝土光纤测温空间信息。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术把大体积混凝土三维轮廓、光纤空间坐标、光纤测温值通过SQL数据库有机结合起来，能使光纤测温信息集中管理、及时分析，并具有测点和对应的时间—温度值三维可视化功能。工程技术人员可以在屏幕上直观地查询和分析，查看测温点、光纤层(测温点集)或整个坝段(光纤层集)的温度随时间变化情况，也可以通过各层光纤测温数据进行空间插值得到无光纤部位的温度，从而可实时呈现大体积混凝土三维温度场，充分发挥了光纤测温监测系统的作用。附图说明图1是光纤测温数据可视化系统模块结构图；图2是光纤测温数据可视化系统流程图；图3是大体积混凝土网格模型导入可视化系统的示意图；图4是光纤监测点数据导入可视化系统的示意图；图5是光纤测温空间插值及可视化显示的示意图；图6是光纤测温时间历时曲线的示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明：本专利技术所涉及的一种基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统，如图1～6所示，它包括SQL数据库管理模块和基于Qt框架的OpenGL可视化模块，SQL数据库管理模块用于获取大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据，SQL数据库管理模块还用于将大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据以数组的形式传输到基于Qt框架的OpenGL可视化模块中；测温光纤在大体积混凝土内部的高程上间隔若干米布设一层；所述基于Qt框架的OpenGL可视化模块用于对大体积混凝土外形尺寸数据数组、不同标号的混凝土分区信息数组、混凝土分仓浇筑顺序信息数组、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标数组、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据数组进行直接显示，基于Qt框架的OpenGL可视化模块还用于利用相邻两层测温光纤测得的温度按指数模型克里格法插值进行插值处理，得到相邻两层测温光纤之间混凝土的分布式的温度。一种大体积混凝土温度监测可视化方法，它包括如下步骤：步骤1：结合大体积混凝土外形尺寸数据、大体积混凝土浇筑顺序信息、不同标号的混凝土分区信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标信息在ANSYS有限元软件中建立大体积混凝土三维模型并对大体积混凝土三维模型进行有限元网格划分，最后输出有限元网格的单元和节点信息(单元节点是有限元网格的基本组成，一个单元包括8个节点)；步骤2：在工程管理模块中配置服务器地址、端口，输入用户名和密码，登陆光纤测温可视化系统连接到SQL数据库，在SQL数据库管理模块中创建光纤测温工程项目，并在光纤测温工程项目中导入不同标号的混凝土分区信息、分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标信息、有限元网格的单元和节点信息，生成大体积混凝土外轮廓；步骤3：将大体积混凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统，其特征在于，它包括SQL数据库管理模块和基于Qt框架的OpenGL可视化模块，SQL数据库管理模块用于获取大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据，SQL数据库管理模块还用于将大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据以数组的形式传输到基于Qt框架的OpenGL可视化模块中；测温光纤在大体积混凝土内部的高程上间隔若干米布设一层；所述基于Qt框架的OpenGL可视化模块用于对大体积混凝土外形尺寸数据数组、不同标号的混凝土分区信息数组、混凝土分仓浇筑顺序信息数组、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标数组、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据数组进行直接显示，基于Qt框架的OpenGL可视化模块还用于利用相邻两层测温光纤测得的温度按指数模型克里格法插值进行插值处理，得到相邻两层测温光纤之间混凝土的分布式的温度。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤测温的大体积混凝土温度监测可视化系统，其特征在于，它包括SQL数据库管理模块和基于Qt框架的OpenGL可视化模块，SQL数据库管理模块用于获取大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据，SQL数据库管理模块还用于将大体积混凝土外形尺寸数据、不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据以数组的形式传输到基于Qt框架的OpenGL可视化模块中；测温光纤在大体积混凝土内部的高程上间隔若干米布设一层；所述基于Qt框架的OpenGL可视化模块用于对大体积混凝土外形尺寸数据数组、不同标号的混凝土分区信息数组、混凝土分仓浇筑顺序信息数组、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标数组、大体积混凝土内部的光纤分布式测温数据数组进行直接显示，基于Qt框架的OpenGL可视化模块还用于利用相邻两层测温光纤测得的温度按指数模型克里格法插值进行插值处理，得到相邻两层测温光纤之间混凝土的分布式的温度。2.一种大体积混凝土温度监测可视化方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：结合大体积混凝土外形尺寸数据、大体积混凝土浇筑顺序信息、不同标号的混凝土分区信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标信息在ANSYS有限元软件中建立大体积混凝土三维模型并对大体积混凝土三维模型进行有限元网格划分，最后输出有限元网格的单元和节点信息；步骤2：在SQL数据库管理模块中创建光纤测温工程项目，并在光纤测温工程项目中导入不同标号的混凝土分区信息、混凝土分仓浇筑顺序信息、大体积混凝土内部测温光纤的空间坐标信息、有限元网格的单元和节点信息，生成大体积混凝土外轮廓：步骤3：将大体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：解凌飞，蔡德所，杨丽，
申请(专利权)人：湖北省水利水电规划勘测设计院，
类型：发明
国别省市：湖北,42