[发明专利]复杂地质条件下的联合围堰健康预测系统

摘要

本发明公开了复杂地质条件下的联合围堰健康预测系统，包括监测模块、数据处理模块、安全状态评估模块、预警报警模块和仿真显示模块，其中监测模块包括无线传感器网络、应变传感器组件和位移传感器，数据处理模块包括采集中心站、信号调理器和信号传输装置，安全状态评估模块包括微处理器，预警报警模块包括分析处理器和报警器，仿真显示模块包括三维GIS仿真平台。本发明实现了对复杂地质条件下的联合围堰结构健康的实时监控，并且能够根据监测数据预测复杂地质条件下的联合围堰结构的剩余寿命，在全覆盖、全天候监测上达到了前所未有的高度。

主权项

1.复杂地质条件下的联合围堰健康预测系统，用于对复杂地质条件下的联合围堰结构的健康进行动态监测和预警，其特征是，包括：(1)监测模块，包括对复杂地质条件下的联合围堰结构健康进行监测的无线传感器网络、用于监测复杂地质条件下的联合围堰结构各危险部位的应变传感器组件和位移传感器，所述无线传感器网络全覆盖对复杂地质条件下的联合围堰结构健康结构进行监测，同时，网络采用先进的物理信息融合系统，对复杂地质条件下的联合围堰结构健康结构的实时感知；所述位移传感器以用于监测危险部位位移变化的工作基点和用于校核工作基点稳定性的全局基准点为基础进行三维空间位移监测，所述复杂地质条件下的联合围堰结构的各危险部位、工作基点和全局基准点通过对复杂地质条件下的联合围堰结构进行有限元模拟分析确定；所述应变传感器组件包括参数性能及结构完全相同的工作用应变传感器和温度补偿用应变传感器，所述工作用应变传感器和温度补偿用应变传感器串联后设置于复杂地质条件下的联合围堰结构的各个危险部位上；(2)数据处理模块，其包括采集中心站、对采集中心站收集到的数据进行调理放大处理的信号调理器和对信号调理器处理的数据进行传送的信号传输装置；(3)安全状态评估模块，所述安全状态评估模块包括连接信号传输装置的微处理器，所述微处理器将由信号传输装置传送的位移数据进行计算得到两个时间阶段t之间的平均位移差，由于复杂地质条件下的联合围堰结构存在热胀冷缩现象因此先要对位移差进行补偿，然后将平均位移差与规定位移差阈值进行比较，判断所述平均位移差是否处于安全状态，并根据应变传感器组件24h的监测数据进行计算，得到应力幅谱，根据应力幅谱计算结构的剩余疲劳寿命，并将所述剩余疲劳寿命与结构设计疲劳寿命进行比较，判断所述剩余疲劳寿命是否处于安全状态；a、平均位移差Δs的计算公式为：其中，取0.5h为采样时间间隔，max&min(i+t)为前一时间阶段的位移数据中的极大值和极小值之和，max&min(i+2t)为后一时间阶段的位移数据中的极大值和极小值之和，w(i+t)为前一时间阶段的位移数据，w(i+2t)为后一时间阶段的位移数据，N为采样次数；b、设膨胀系数为α，修正后的平均位移差为： Δs ′ = Δ s - α 1 a 1 + α 2 a 2 + ... + α n a n n ( T - T 0 ) ]]>其中，α1，α2，…，αn为各危险部位的材料温度膨胀系数，a1，a2，…，an为系数，T为选定时间段内平均温度，T0为复杂地质条件下的联合围堰结构所在地年平均温度；c、所述寿命安全评估的判断公式为：当σx(i)≥σb时， A = 1 365 · Σ i n [ p i 10 7 · ( σ x ( i ) σ b ) k ] - T B ]]>当σx(i)＜σb时， A = 1 365 · Σ i

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