一种圆拱网架建筑结构安全监测装置，其特征在于： 由位移传感器（１）、信号变送器（２）、分布式采集器（３）、数据Ｉ／Ｏ计算机（４）、数据服务器（５）、监测工作站及外围设备（６）、信号总线Ａ（７）、信号总线Ｂ（８）组成，其连接关系是： 位移传感器（１）与信号变送器（２）相互连接成一个小单元，８－２０个小单元分别与分布式采集器（３）连接成一个大单元；所有大单元分别通过信号总线Ａ（７）与数据Ｉ／Ｏ计算机（４）连接；数据Ｉ／Ｏ计算机（４）与数据服务器（５）连接；数据服务器（５）通过信号总线Ｂ（８）与监测工作站及外围设备（６）连接。 监测工作站及外围设备（６），包括计算机、显示器、打印机、电源、外设接口以及鼠标、键盘。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及圆拱网架建筑结构的监测，具体地说，涉及一种位移监测装置。
技术介绍
圆拱网架建筑结构普遍在大型公共和工业建筑中使用，例如国内已经有30家大型火力发电厂采用该结构作为储煤棚的结构。这些储煤棚长可达到100到200米以上，宽可达到70米以上，其中布置有昂贵的设备，并有员工连续工作。某储煤棚结构参见图1。但由于各种原因，国内已经有3座储煤棚倒塌。2000年，某电厂圆拱网架储煤棚整体倒塌，幸无人员伤亡，直接经济损失超过千万元人民币。该储煤棚仅投入使用了5年，离其30年的设计寿命相距甚远。可见许多设计未预料到的因素极大威胁这类建筑的安全。如果圆拱网架结构用于会议中心、体育场馆等其它公众建筑，其安全性要求更高。因此，在其投入使用后，掌握圆拱网架建筑的变形特性，在线诊断其安全性，对社会安全生产和生活有重大意义。从结构力学的观点，圆拱网架建筑倒塌前必然发生变形，节点位移会异常变化。显然，监测这些位移的变化，可以判断网架的整体变形。但是，要为成千上万节点都安装传感器监测其位移，成本是不可接受的。而且，由于网架的大跨度，对大部分节点都不可能安装传感器来检测相对于大地的位移。因此，至今尚无任何手段能长期连续监测圆拱网架结构的整体变形。现有的检测建筑结构变形的相关技术包括(1)大地测量法检测建筑结构变形。大地测量是复杂的地理测量系统，主要用于地理测绘。该方法用于检测建筑结构变形操作难度大，系统昂贵，对人员的专业要求高，只能做短时实验，不能长期在线检测，很难检测出结构的变形趋势。(2)液体连通法检测基础沉降。该方法通过连通管将固定在监测点的液体容器联结起来，如果液体容器沉降，可通过监测容器内的液体重量判断被监测点的相对高差。该法只能用于检测建筑高差，不能检测建筑摇动和倾斜，且不能长期在露天使用，精度不能保证。(3)应变片法测杆件内力。应变片法能检测杆件的内力和变形，但是受环境影响极大，在露天环境下不易补偿。最致命的缺点是，应变片测点极其容易损坏，完全不能用于长期在线检测。(4)位移检测法检测节点相对变形。该方法可以进行长期在线检测，可以检测节点的相对变形。但目前还没有用于建筑结构的整体变形检测。
技术实现思路
利用节点位移与网架整体变形之间的定量关系，对有限个节点进行位移监测，分析网架的变形，预测网架的安全性，实现长期连续监测，是本技术的关键所在。从目前技术的发展状况看，要做到长期连续监测，只有位移检测法能够胜任。因此，本技术的目的就是克服现有技术存在的问题和不足，提供一种圆拱网架建筑结构安全监测装置。本技术的目的是这样实现的1、是一种基于本专利技术人的《圆拱网架建筑结构安全监测方法》(该方法另案申请专利技术专利)的监测装置。圆拱网架结构是高次超静定结构，不同的变形状态以及失效模式，都是由各网架节点位移构成的。反之，通过网架节点的位移，可以判断网架的整体变形，从而对网架的失效进行早期诊断。本技术利用圆拱网架节点位移与网架不同变形状态和故障模式的关系，包括网架正常静态变形状态、网架自然频率和振动形态、网架受风载荷的状态、网架受雪载荷的状态、网架受季节温差影响的状态、网架部分杆件锈蚀时的状态、网架侧面部分杆件失效引起的失效扩展直到网架倒塌的状态、网架顶部部分杆件失效引起的失效扩展直到网架倒塌的状态等，构成圆拱网架安全监测装置。2、技术方案是1)装置以有限的网架第二层节点作为位移监测的特征节点。布置位移变化的位移传感器，连续监测这些节点的位移。参见图2。2)装置用分布采集方式采集位移数据，送入数据库，通过显示采集数据、分析位移数据历史趋势、与安全诊断规则对比诊断等，判断网架的整体变形和安全性。装置的功能实现及相互关系，参见图3。3)装置长年连续工作，保存10年内的圆拱网架特征节点位移变化数据。4)装置依据的圆拱网架安全诊断规则为(1)所采集的位移数据中的任何一个超过允许极限；(2)网架结构同侧特征节点同方向位移构成的曲线形状与正常情况下的曲线形状的差异超过允许极限；(3)网架结构两侧两两对称特征节点同方向位移之差的大小以及所构成的曲线形状与正常曲线形状的差异超过允许极限。5)装置的硬件设备包括位移传感器、信号变送器、信号传送电缆、分布式采集器、数据I/O计算机、数据服务器、监测工作站及外围设备。参见图3。(1)位移传感器。位移传感器用于检测圆拱网架特征节点的位移，即网架两侧第二层节点的位移。要求适应恶劣工作环境，且安装、调校容易，成本相对较低。信号变送器将传感器的输出信号线性化，并调理成标准的仪表用电信号，如4-20mA或0-10V等。(2)分布式采集系统。分布式采集系统由采集器和数据I/O计算机构成。采集器和计算机之间由总线型的网络连接，或者是通用的RS-485网络、或者是采集系统自带的数据传输网络。这类网络可以延伸到1km以上距离，因此，采集器可以根据传感器的位置分散布置，总的信号电缆长度大大减少。数据I/O计算机采用工业控制计算机，通过数据接口，能长期稳定地从数据采集网络上接受数据，并经过整理和处理，送到数据服务器。(3)数据服务器及上层通信网络。数据服务器、监测工作站和I/O计算机联成上层通信网络，网络采用100Mb网络。同时服务器与建筑中的信息管理系统主数据网络连接，将有关数据送到建筑管理系统。(4)监测工作站及外围设备。计算机从数据库中读取数据，显示特征节点位移情况和网架变形情况，检查每一部分关键数据与模型预测值的差，是否超过规定的限值，进行实时报警。监控人员还可随时检索全部或部分传感器的历史测量数据。本技术具有以下优点和积极效果可以对圆拱网架建筑结构实施长期、连续、可靠的安全监测，在网架失效或倒塌前发现隐患，避免恶性事故的发生。附图说明图1是某圆拱网架结构以及安装传感器的特征节点位置示意图。图2是圆拱网架的第二层节点位置图。图中1、2、3、…、15所指之处就是第二层节点；Z标记支座。图3是圆拱网架安全监测装置的功能模块结构图。图4是圆拱网架安全监测装置的系统构成图，其中1—位移传感器，量程选在100mm-150mm以上，精度在0.1mm以上；本实施例选用振弦位移传感器DGK4450-1500或DGK4450-100。2—信号变送器；本实施例选用VW-403。3—分布式采集器；本实施例选用ADAM-4017或Solatron-IMP采集器。4—数据I/O计算机；本实施例选用IPC610工业控制计算机。5—数据服务器；本实施例选用普通商用服务器。6—监测工作站及外围设备，包括计算机、显示器、打印机、电源、外设接口以及其它一些微机附设，如鼠标、键盘等，这是系统的直接操作部分。7—信号总线A；本实施例选用RS485总线网或S-Net总线网。8—信号总线B；本实施例选用TCP/IP网络。具体实施方式以下结合附图和实施例详细说明。由图4可知，本技术由位移传感器1、信号变送器2、分布式采集器3、数据I/O计算机4、数据服务器5、监测工作站及外围设备6、信号总线A7、信号总线B8组成，其连接关系是位移传感器1与信号变送器2相互连接成一个小单元，8-20个小单元分别与分布式采集器3连接成一个大单元；每一个大单元分别通过信号总线A7与数据I/O计算机4连接；数据I/O计算机4与数据服务器5连接；数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁煜堃，韩守木，黄树红，陆玲娟，蔡杰，
申请(专利权)人：韩守木，
类型：实用新型
国别省市：
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