屋顶网架结构健康监测系统的设计与研究

【摘要】：网架结构多为公共设施,同时也是城市的标志性建筑,关系到国计民生。然而随着服役时间的增加,自身负载和环境作用,在某些情况下会发生突发性安全事故。因此,对网架结构的健康状态进行长期的健康监测至关重要。而目前对于屋顶大型网架结构健康监测系统的研究方面,系统整体经济性、准确性、可靠性可以进一步的提高。为此研究具有长期性、实时性、经济性的屋顶网架结构健康监测系统,具有重大的理论意义和工程应用价值。 本文以武汉某游泳馆为研究对象,结合某企业合作项目根据该游泳馆的结构特点及监测系统的要求,对屋顶网架结构健康监测系统进行总体设计和功能实现,对采集的数据进行分析和处理,主要研究内容如下。 结合现有健康监测技术,分别从硬件和软件两个方面,研究屋顶网架结构健康监测系统的总体设计,整个系统分为传感器系统,应变采集系统,无线传输系统和监控中心系统。首先通过ANSYS有限元分析和结构体系可靠性理论确定了屋顶网架结构的关键杆,根据实际情况,选取准确、经济和适用的硬件设备,主要包括传感器、应变采集设备和无线传输设备。下位机以Visual Basic为平台,对现场的各类物理信号利用多测点静态应变测试系统和无线传感的方式采集数据,并将其存入SQL数据库中。上位机以Lab Windows/CVI作为软件开发平台,详细设计了基于虚拟仪器的健康监测界面,对网架结构施工前和服役后进行健康监测,实现结构状态的曲线显示、历史查询和报警等功能。 最后,进行系统数据采集后数据的分析,采用的主要滤波方法为数字滤波技术,根据数字滤波器的设计原理,设计Butterworth低通滤波器,并在工程中应用。 该屋顶网架结构健康监测系统的很好的实现了现场数据的采集和监控,具有准确性、实时性、经济性。目前,该监测系统已经成功投入使用,功能和性能都达到了令人满意的效果。