COINV智能桥梁索力监测技术,,桥梁,索力,监测 - 东方所
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  • COINV智能桥梁索力监测亿博注册平台登录

    2015-02-28 14:55:55 阅读次数:13109

    资源下载: PDF-桥梁索力智能监测


    摘要:COINV智能桥梁索力监测亿博注册平台登录,使用振动法实现,采用先进的算法实现复杂环境下的索力准确测量和自动化监测,解决了短索计算误差大、信号微弱、各种干扰信号丰富、主频阶数难以确定等难点。

    关键词:桥梁,索力,监测


    本亿博注册平台登录适合悬索桥、斜拉桥等形式桥梁的索力长期在线监测。


    一 简介 


    COINV智能桥梁索力监测亿博注册平台登录,使用振动法实现,采用先进的算法实现复杂环境下的索力准确测量和自动化监测,解决了短索计算误差大、信号微弱、各种干扰信号丰富、主频阶数难以确定等难点。

    1 本亿博注册平台登录在确保长期监测过程中的数据准确性和可靠性方面,使用了两项东方所独创的核心亿博注册平台登录:

    国际领先的精确索力计算处理算法

    综合多种因素确定弦索的多阶优势频率和相应阶次,自动智能剔除干扰频率

    2 在使用上,提供了丰富在线实时监测功能

    功能完备的监测配置功能,管理员级别人员控制监测设备启停,测量分析时间长度设定,弦索索力报警区间设定及索重、索长设定等

    实时波形与频谱显示,自动主频捕捉

    在线实时计算处理弦索振动信号,自动计算索力值,智能剔除无效计算结果

    多通道列表/量值实时索力值显示,以及预设的超限报警指示

    自动保存索力计算结果; 可配置自动保存原始波形和频谱,方便后续进一步详细分析

    3 具备专业的离线后处理分析功能

    丰富多样的索力结果查询功能,主要包括原始振动波形数据下载,索力报警查询,索力监测结果历史趋势查询,以及数据报表,可提供日报,周报,月报及年报

    更多功能强大的信号处理功能,主要包括时域分析,频谱分析,相关分析等等

    4 丰富多样的解决方案

    专门针对索力监测进行设计的专用桥梁索力监测仪,最精确,最高效,最方便

    基于B/S架构的云智慧监测系统,包含多种类型信号监测,索力监测就是其中一种

    基于C/S架构的Dasp远程或本地监测系统,内置固化东方所积累多年的工程经验

    功能完备的二次开发接口,丰富的API说明文档


    二 核心亿博注册平台登录1 - 索力精确计算算法


     索力,即桥梁悬索或拉索的内力,一般通过测量索的自振频率来计算,并且假设两端固支,不考虑所的抗弯刚度,其计算公式如下

    54d47aef153af.JPG

      但是,实际中的拉索,其两端的边界条件并非完全的固支,也不是铰支,而是处于固支和铰支之间的某一种状态,因此上述公式就可能产生误差。

    抗弯刚度EI对索力计算有较大的影响,特别是短索,抗弯刚度EI的影响可能非常明显。即使是长索,若使用高阶频率计算索力时,抗弯刚度EI的影响也不可忽略

    另外,对于有多股细绳组合成的粗绳,如果将多股细绳看成一体化,将得到最大的抗弯刚度;将多股细绳看成无任何粘接,将得到最小的抗弯刚度。而实际的抗弯刚度位于两者之间,接近最大抗弯刚度。换言之,这时实际的抗弯刚度是不能直接得到的,和两端的边界条件一样,也需进行识别。

    对于短索的情况,其误差尤为明显。

    那么,如何准确识别实际桥梁上拉索的两端边界条件呢?索的抗弯刚度有多大影响呢?

    东方所给出了符合实际的力学模型,并提出了精确索力算法,有效地解决上述问题。

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    若假设两端为固支时,索的各阶自振频率与阶数成比例关系,但实际中的非固支状态时,各阶自振频率直接就没有这个规律了。

    东方所的精确算法同时利用了索的多阶固有频率,在这些看似没有规律的频率中,找出实际的规律,从而得到准确的索力,同时还可得到所的抗弯刚度等参数。


    实验室验证实例:

    同济大学实验室中的某实验索,使用规格 的镀锌钢绞线,钢绞线由7根 高强钢丝拧成,该索的长度为 2.035 m,单位索重为 1.1 kg/m,通过振动法测量其各阶固有频率如下:


    表1 实验索的实测频率

    阶数
    1
    2
    3
    4
    频率/Hz
    77.42
    156.45
    240.04
    325.12


    使用直接测量的方法,测量其索力为101.3KN,将该数据作为真实值;

    使用常规索力计算公式,假设其两端为固支,计算结果为 109.2 KN

    使用东方所的精确索力算法,计算结果为99.5 KN。


    2:结果比较

    计算方法

    直接测量

    常规算法

    东方所精确算法

    结果/KN

    101.3

    109.2

    99.5

    误差

    0

    7.8%

    -1.8%

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    图2 使用东方所的精确算法计算结果,同时还能得到所的EI=263.6 Nm^2


    三 核心亿博注册平台登录2 - 自振频率智能定阶


    不论使用常规公式,还是精确算法,首先需要正确确定各阶自振频率对应的阶数。

    有的时候,各频率的阶数一目了然,但有时却非常难以判别,尤其是振动微弱、干扰明显的情况下。而对于桥梁监测而言,能否在无人参与的情况下智能识别频率阶数,就变得非常关键。

    54d47c5d28100.JPG

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    东方所研究了频率的智能定阶亿博注册平台登录,该方法同时读取频谱图上若干个最大主峰,为消除FFT的频率分辨率误差,使用了INV频率计亿博注册平台登录计算各主峰的精确频率,然后寻找各主峰频率之间的内在关系,智能确定出各个主峰频率对应的阶数。

    此外,该亿博注册平台登录还允许使用经验数据来提高识别准确率,例如在桥梁监测实施初期,对各条拉索进行人工测量,以获取其初始经验值。在日后的长期监测过程中,该亿博注册平台登录可自动跟踪索的频率变化,以准确识别振动的各频率阶数,并提供给精确索力算法的输入参数。


    四 INV3060S(C)型专用索力监测仪

    基于先进的分布式云智慧采集仪亿博注册平台登录,专门针对桥梁索力监测设计,内置ARM嵌入式系统、DSP实时处理模块和24位高精度数据采集模块,自动完成桥梁索力的振动信号测量、信号预处理、智能定阶、精确计算等一系列处理,实时将索力结果通过3G/4G等网络发送至互联网和云中心,是目前最精确、最高效的专用索力监测设备。
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    [END]