一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测方法技术

本发明专利技术公开了一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测方法，涉及钢结构网架的健康监测技术领域。数据采集层用于采集自身参数及环境参数；数据预处理系统将数据采集层采集到的信息进行统一编码的；数据预处理系统将预处理的数据传输到数据处理中心，数据处理中心对发送的信息进行综合处理得到网架各部位的损伤情况；网架健康评估系统通过网架的损伤情况与网架杆件的受力情况以及网架所处的环境综合分析网架的健康状况，发现危险后启动报警系统；三维虚拟现实系统将网架健康状况直观显示在三维模型之上，并上传到监测终端中网络服务器。优点：将网架损伤情况以及杆件受力情况直观的反映在网架的三维模型中，便于及时发现隐患处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢结构网架的健康监测
，具体是；主要基于物联网技术及三维虚拟现实技术实现钢结构健康监测。
技术介绍
钢结构网架在我国得到了广泛地应用，而且在建筑规模上也也有较大的发展。2008年奥运会主要场馆鸟巢和水立方都是现代钢结构网架的杰出作品。在社会中已有大量钢结构网架被用于建造体育场馆、火车站以及路边分布众多的加油站。钢结构网架具有工业化程度高、自重轻、稳定性高、外形美观等特点。然而由于网架处于户外环境中，长期使用易发生腐蚀，还可能遇到突发载荷，网架坍塌事故时有发生。当前网架健康监测还多是通过人工定期进行检测及数据分析来实现。通过人工方式对网架进行健康监测存在以下几个问题1.由于网架结构比较复杂，人工检测存在工作量大，工作环境恶劣，以致网架的健康监测难以实施；2.当前对检测数据的分析软件，不能够通过直观的方式表达网架的健康状况，加大了健康监测的专业性和难度，要求工作人员具备更加专业的知识和更强的劳动量；3.通过人工的方式不能得到网架的实时健康信息，无法确定突发载荷对网架的实际影响。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供，能够通过获取网架本身及周围环境的相关参数，分析得到网架本身的损伤情况以及各杆件的受力情况，对网架健康状况进行评估，发现危险后激活网架中的报警系统，通知网架下人员撤离并以短信的形式告知相关工作人员。本专利技术是以如下技术方案实现的括数据采集、健康评估、三维虚拟现实和监测终端四个步骤，具体步骤如下 数据采集数据采集层用于采集自身参数及环境参数，数据预处理系统将数据采集层采集到的信息进行统一编码；健康评估数据预处理系统通过互联网或局域网将预处理的数据传输到数据处理中心，数据处理中心对发送的信息进行综合处理，根据网架个部位的频率和振型变化，通过模态分析得到网架各部位的损伤情况；网架健康评估系统通过网架的损伤情况与网架杆件的受力情况以及网架所处的环境综合分析网架的健康状况，发现危险后启动报警系统；三维虚拟现实三维虚拟现实系统将网架健康状况直观显示在三维模型之上； 监测终端将反映网架健康状况的三维模型上传到网络服务器，网络服务器可以为网络设备提供访问；网络设备可以通过客户端直观的了解网架的健康状况；随时随地获取网架的健康信息，及时有效地处理网架存在的问题。其进一步是三维虚拟现实系统在网架三维模型中直观显示网架的健康状况，以不同颜色的透明块表示网架对应部位的损伤程度，以杆件的颜色深浅表示对应杆件的应力情况，若颜色较深杆件处于损伤较重部位，则该处健康状况较差。所述的网架自身参数采集传感器包括应变传感器、加速度传感器和挠度传感器；所述的环境参数采集传感器包括雨量传感器、雪量传感器、风速传感器和温度传感器；上述传感器对应的安装在钢结构网架上。所述的各种传感器采用无线传感器。本专利技术的有益效果是通过传感器获取网架本身及周围环境的相关参数。通过数据处理中心中的网架健康分析系统分析得到网架本身的损伤情况以及各杆件的受力情况并对网架健康状况进行评估，发现危险后激活网架中的报警系统，通知网架下人员撤离并以短信的形式告知相关工作人员。通过三维虚拟现实系统将网架损伤情况以及杆件受力情况直观的反映在网架的三维模型中，将网架健康监测情况上传到网络服务器，通过访问网络服务器中的信息，所有相关人员都可以通过网络客户端随时随地了解网架的健康状况，便于及时发现隐患并与相关人员协商处理方法。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。图I是本专利技术流程框 图2是本专利技术系统原理 图3是钢结构网架三维结构图。具体实施例方式如图I所示，括数据采集、健康评估、三维虚拟现实和监测终端四个步骤，具体步骤如下 数据采集数据采集层用于采集自身参数及环境参数，数据预处理系统将数据采集层采集到的信息进行统一编码。健康评估数据预处理系统通过互联网或局域网将预处理的数据传输到数据处理中心，数据处理中心对发送的信息进行综合处理，根据网架个部位的频率和振型变化，通过模态分析得到网架各部位的损伤情况；网架健康评估系统通过网架的损伤情况与网架杆件的受力情况以及网架所处的环境综合分析网架的健康状况，发现危险后启动报警系统。三维虚拟现实三维虚拟现实系统将网架健康状况直观显示在三维模型之上；三维虚拟现实系统在网架三维模型中直观显示网架的健康状况，以不同颜色的透明块表示网架对应部位的损伤程度，以杆件的颜色深浅表示对应杆件的应力情况，若颜色较深杆件处于损伤较重部位，则该处健康状况较差。监测终端将反映网架健康状况的三维模型上传到网络服务器，网络服务器可以为网络设备提供访问；网络设备可以通过客户端直观的了解网架的健康状况；随时随地获取网架的健康信息，及时有效地处理网架存在的问题。如图2所示，数据采集层由网架自身参数采集传感器和环境参数采集传感器构成，其中，网架自身参数采集传感器包括应变传感器、加速度传感器和挠度传感器。环境参数采集传感器包括雨量传感器、雪量传感器、风速传感器和温度传感器；上述传感器对应的安装在钢结构网架上。传感器不仅采集网架本身的参数，还采集相关的环境参数。通过理论计算，给出传感器最佳布置位置。由于网架结构复杂，而且传感器的数量较多，传统有线传感器的布线非常困难有时是不能实现的。本专利技术中的所述的各种传感器采用无线传感器。工作原理信号预处理系统将不同传感器采集到的信息进行统一编码，并通过互联网将信息传输给数据处理中心。数据处理中心通过模态分析方法得到网架损伤情况，通过有限元分析方法得到网架的受力情况，并结合环境因素综合分析网架的健康状况。对其安全性和适应性进行综合评估，查找安全隐患。当网架存在安全隐患时，以短信的形式通知相关工作人员，并调动网架中的报警系统通知网架下人员撤离。三维虚拟现实系统根据数据分析得到的网架健康状况，在网架的三维模型中直观的反映出来，如图3所示。将网架的受损情况以块状以不同色彩的透明块状显示，杆件的应力情况以杆件颜色深浅来反映。当应力较大杆件出现在受损严重部位时，即说明该部位需要进行加固或更换新杆件。并将不同环境参数以不同背景色的方式显示在三维模型中，并根据颜色的深浅表示环境的恶劣程度。将网架三维虚拟健康状况上传到网络服务器。计算机和智能手机等都可以通过客户端访问服务器，随时随地了解网架的健康状况。并且有助于不同地点的相关工作人员远程协商，更好地处理网架存在的健康问题。当网架存在安全隐患时，以短信的形式通知相关工作人员，并调动网架中的报警系统通知网架下人员撤离。具体工作流程如下I、安装传感器。通过模态计算，以最优配置在网架上安装相应的传感器，包括应变传感器、挠度传感器和加速度传感器以及雨量传感器、雪量传感器、风速传感器和温度传感器。2、通过三维建模软件，建立钢结构网架的三维模型，并在模型中标记传感器的类型和安装位置。3、信号预处理系统，将传感器采集到的各种信号转换为数字信号，并通过互联网将这些数据传输到数据处理中心。4、数据处理中心。根据网架个部位的频率和振型变化，通过模态分析得到网架各部位的损伤情况。5、数据处理中心中的网架健康评估系统。将网架的损伤情况与网架杆件的受力情况以及网架所处的环境综合分析网架的健康状况，发现危险后启动报警系统。6、报警系统。在网架上安装警报器，能够接受健康评估系统的指令本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢结构网架的三维虚拟现实健康监测方法，其特征在于：包括数据采集、健康评估、三维虚拟现实和监测终端四个步骤，具体步骤如下：数据采集：数据采集层用于采集自身参数及环境参数，数据预处理系统将数据采集层采集到的信息进行统一编码；健康评估：数据预处理系统通过互联网或局域网将预处理的数据传输到数据处理中心，数据处理中心对发送的信息进行综合处理，根据网架个部位的频率和振型变化，通过模态分析得到网架各部位的损伤情况；网架健康评估系统通过网架的损伤情况与网架杆件的受力情况以及网架所处的环境综合分析网架的健康状况，发现危险后启动报警系统；三维虚拟现实：三维虚拟现实系统将网架健康状况直观显示在三维模型之上；监测终端：将反映网架健康状况的三维模型上传到网络服务器，网络服务器可以为网络设备提供访问；网络设备可以通过客户端直观的了解网架的健康状况；随时随地获取网架的健康信息，及时有效地处理网架存在的问题。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，谢东，徐觉慧，王浩，殷惠光，刘红玲，李雁，李长青，王宁，
申请(专利权)人：徐州市产品质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：