[发明专利]一种土木工程健康监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程监测领域，尤其涉及一种土木工程健康监测系统及方 法。

背景技术

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、 设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的 对象。即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军 事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、 运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。然 而，现有土木工程监测系统监测数据单一，不能反映工程建筑的压力参数信息 及相应的报警机制；如果建筑压力超标容易导致构件破损，甚至导致结构坍塌， 造成重大损失。同时监测系统需要长期监测，现有的电能供应不稳定，容易出 现供应不足，甚至出现断电的情况影响监测结果。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有土木工程监测系统监测数据单一， 不能反映工程结构的压力参数信息及相应的报警机制；如果建筑压力超标容易 导致坍塌事故，造成重大损失。同时监测系统需要长期监测，现有的电能供应 不稳定，容易出现供电不足，甚至出现断电的情况影响监测结果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种土木工程健康监测系统及方 法。

本发明是这样实现的，一种土木工程健康监测系统及方法包括：

湿度监测模块、温度监测模块、压力监测模块、监测数据采集模块、监测 数据处理模块、无线通信模块、报警模块、太阳能供电模块。

湿度监测模块、温度监测模块、压力监测模块分别通过电子线路连接监测 数据采集模块；监测数据采集模块通过电子线路连接监测数据处理模块；监测 数据处理模块通过电子线路分别连接无线通信模块和报警模块；太阳能供电模 块通过电子线路分别连接监测数据采集模块和监测数据处理模块。

湿度监测模块，与监测数据采集模块连接，用于通过安装的湿度检测器对 工程的湿度进行检测；

所述湿度监测模块的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：

其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x^*(t)表示x(t)的共轭， 当x(t)为实信号时，x(t)^<p>＝|x(t)|^<p>sgn(x(t))；当x(t)为复信号时， [x(t)]^<p>＝|x(t)|^p-1x^*(t)；

温度监测模块，与监测数据采集模块连接，用于通过安装的温度检测器对 工程的温度进行检测；

压力监测模块，与监测数据采集模块连接，用于通过安装的压力检测器对 工程结构的承载能力进行时时监测；

监测数据采集模块，与湿度监测模块、温度监测模块、压力监测模块、监 测数据处理模块、太阳能供电模块连接，用于将湿度监测模块、温度监测模块 和压力监测模块获取的模拟量电信号转换为数字量信号，并将数字量信号识别 出来后发送给监测数据处理模块；

具体包括：

监测数据采集模块内置的信号接收子模块用于接收湿度监测模块、温度监 测模块、压力监测模块传输的处理后信号s(t)广义二阶循环累积量按如下 公式进行：

接收信号s(t)的特征参数M²的理论值具体计算公式为：

经过计算，BPSK信号和MSK信号的均为1，QPSK、8PSK、16QAM 和64QAM信号的均为0，由此用最小均方误差分类器将BPSK、MSK信 号与QPSK、8PSK、16QAM、64QAM信号分开；对于BPSK信号而言，在广 义循环累积量幅度谱上仅在载频位置存在一个明显谱峰，而MSK信号 在两个频率处各有一个明显谱峰，由此通过特征参数M²和检测广义循环累积量 幅度谱的谱峰个数将BPSK信号与MSK信号识别出来；

检测广义循环累积量幅度谱的谱峰个数的具体方法如下：