一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式制造技术

本发明专利技术提供了一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式。包括传感器系统、数据采集与处理子系统、数据传输子系统、信息分析与监控预警子系统。传感器系统采用振动光纤光栅传感器，利用其体积小，重量轻，抗电磁干扰等优势，安装于钢结构中能反映整体情况的各个测量点，通过振动光纤传感器测量的数据判断钢结构是否处于正常振动状态，对一实际钢结构模型开展试验，结果表明：该方法能够准确识别监测此种常见钢结构的振动情况，从而判断此种钢结构是否处于安全状态。是否处于安全状态。是否处于安全状态。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式


[0001]本专利技术涉及结构监测
，具体涉及一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式。

技术介绍

[0002]钢结构装配式建筑是以钢结构为结构体系，以部品部件工厂化生产、装配式施工、一体化装修、信息化管理为主要特征的一种新型的标准化、模数化的建筑体系，具有快速、高效、现场作业少、抗震性能好等优点，易于实现建筑产业现代化和工业化。大力开发、推广钢结构装配式建筑已经上升为国策，并且成为当前我国建筑工业发展的主要方向
[0003]近几年来，国际和国内相继发生了多起钢结构建筑的坍塌、火灾等事故，所以大力发展、推广钢结构装配式建筑的过程中对于钢结构装配式建筑的安全监测技术研发和应用非常重要。虽然钢结构装配式建筑的设计、加工、安装等过程中都有国家和行业的相关标准，但是目前，还没有从系统性的角度来形成这类建筑的安全监测技术体系和标准，相关的技术研发和工程应用也非常少，甚至处于空白状态。因此，系统研发和应用推广相关的安全监测技术，不仅对于建筑安全有重大意义，而且更加有利于钢结构装配式各类建筑的应用推广。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式，通过振动光纤传感器测量的数据判断钢结构是否处于正常振动状态，该方法能够准确识别监测此种常见钢结构的振动情况，从而判断此种钢结构是否处于安全状态。
[0005]为实现上述目的，一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式，包括传感器系统、数据采集与处理子系统、数据传输子系统、信息分析与监控预警子系统。
[0006]所述传感器系统、数据采集与处理子系统、数据传输子系统、信息分析与监控预警子系统依次连接；
[0007]所述的传感器系统由分布式振动光纤光栅传感器组成；
[0008]所述数据采集与处理子系统把监测到的数据通过数据传输子系统实时传给计算机，由网络分析仪进行分析处理；
[0009]所述信息分析与监控预警子系统由数据处理服务器、数据储存中心、监控中心终端、预警中心组成。
[0010]一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式，包括以下步骤：
[0011]选取能反应结构振动情况的传感器安装点，布置测点14个。计算振动传感器安装点的方法如下：
[0012]记上层中点为a0，往两侧依次为a1，a2，
……
，a7，
[0013]记下层中点为b0，往两侧依次为b1，b2，
……
，b7，
[0014]连接上下层的正中间竖杆记为c0，往两侧依次为c1，c2，
……
，c7，长度分别为
y0，
……
y7，
[0015]连接a0，a1的横杆记为a
01
，长度记为x1，连接a1，a2的横杆记为a
12
，长度记为x2，以此类推，
[0016]连接b0，b1的横杆记为b
01
’
，长度记为x1’
，连接b1，b2的横杆记为b
12
’
，长度记为x2’
，以此类推，
[0017]上层横杆a
01
与水平面夹角记为θ1，a
12
与水平面夹角记为θ2，以此类推，
[0018]下层横杆b
01
与水平面夹角记为θ1’
，b
12
与水平面夹角记为θ2’
，以此类推，
[0019]下层横杆中点b0距离地面高度记为h0，b1距离地面高度记为h1，以此类推，
[0020]上层横杆中点a0距离地面高度为(h0+y0)，a1距离地面高度记为h1+y1，以此类推，
[0021]下层第i个横杆上传感器安装点距离该横杆左侧端点距离记为l
i
，l
i
应满足公式：
[0022][0023]上层第i个横杆上传感器安装点距离该横杆左侧端点距离记为li
’
，li
’
应满足公式：
[0024][0025]为尽可能使结构左右两侧对称，避免传感器附加质量的影响，传感器在左右两侧错开轮次安装，传感器安装点用圆点标记；
[0026]进一步地，根据计算结果，将振动光纤光栅传感器安装于钢结构相应的位置上；
[0027]进一步地，根据位置及初始中心波长将多个传感器串接在同一条光纤线缆上，形成监测现场的分布式传感器网络，每个传感器串称为一个通道；
[0028]进一步地，把所有通道汇集到监测现场的数据收发器，利用一根主光缆传输到远端的控制室，控制室中利用同样的数据收发器接受来自现场传感器的信号，数据收发器输出与现场传感器串对应的多个通道到网络分析仪；
[0029]进一步地，网络分析仪接受各传感器反射的特定波长的光信号，分析其中心波长功率谱，得到返回的中心波长值与振动频率；
[0030]进一步地，根据振动光纤传感器检测到的振动数据利用公式判断钢结构是否处于正常振动状态，公式为：
[0031][0032]式中，ε
n
为计算所得到的该结构某监测点的振动性能；α为振动频率的权重系数，取0.342；f
n
为该结构的某监测点监测所得的振动频率；fa为所测结构正常情况下的振动频率；为该结构振动频率的调整因子，取
‑
0.596；β为振动阻尼比的权重系数，取0.658；ζ
n
为该结构的某监测点监测所得的振动阻尼比；ζ
a
为所测结构正常情况下的振动阻尼比；w为该结构振动阻尼比的调整因子，取0.803；k
n
为该结构的某监测点监测的由振动特征所得的振
型系数；k
a
为所测结构正常情况下由振动特征所得的振型系数；N为根据监测点监测到的振动阶数；
[0033]当0.8<ε
n
<1为正常振动；而ε
n
>1，或ε
n
<0.8是为非正常振动；
[0034]进一步地；把检测结果返回信息分析与监控预警子系统，在任何一个传感器检测到异常状态时发出报警信号。
附图说明
[0035]图1本专利技术结构中的传感器安装点分布图；
[0036]图2是本专利技术监测方法的流程图；
[0037]以上内容仅仅是对本专利技术结构所作的说明，所属本
的技术人员对所描述的具体结构做各种各样的修改或补充，只要不偏离专利技术的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式，包括有：传感器系统、数据采集与处理子系统，数据传输子系统，信息分析与监控预警子系统；所述传感器系统由多个振动光纤光栅传感器组成；所述的数据采集与处理系统与传感器系统相连，将传感器系统所得的数据进行采集，并将其存储在相应的器件内；所述的数据采集与处理子系统与数据传输子系统相连，将采集到的数据通过数据传输子系统传输到信息分析与监控预警子系统进行数据的分析和处理得到安全监测报告，将处理后的数据显示在平台上，并在监测到不正常结构状态时发出预警信号。2.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式，其特征在于，所述的钢建筑中常见结构两层横向钢杆，中间一层竖杆与斜杆交替排列组成。3.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式，其特征在于，所述的振动传感器采用的是振动光纤光栅传感器。4.根据权利要求1所述的一种大跨度钢结构的振动监测传感器布置方式，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选取能反应结构振动情况的传感器安装点，布置测点14个。计算振动传感器安装点的方法如下：记上层中点为a0，往两侧依次为a1，a2，
……
，a7，记下层中点为b0，往两侧依次为b1，b2，
……
，b7，连接上下层的正中间竖杆记为c0，往两侧依次为c1，c2，
……
，c7，长度分别为y0，
……
y7，连接a0，a1的横杆记为a
01
，长度记为x1，连接a1，a2的横杆记为a
12
，长度记为x2，以此类推，连接b0，b1的横杆记为b
01
’
，长度记为x1’
，连接b1，b2的横杆记为b
12
’
，长度记为x2’
，以此类推，上层横杆a
01
与水平面夹角记为θ1，a
12
与水平面夹角记为θ2，以此类推，下层横杆b
01
与水平面夹角记为θ1’
，b
12
与水平面夹角记为θ2’
，以此类推，下层横杆中点b0距离地面高度记为h0，b1距离地面高度记为h1，以此类推，上层横杆中点a0距离地面高度为(h0+y0)，a1距离地面高度记为h1+y1，以此类推，下层第i个横杆上传感器安装点距离该横杆左...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱新颖，牛新阳，谭兴晨，吕林甫，
申请(专利权)人：徐州中煤汉泰建筑工业化有限公司，
类型：发明
国别省市：