用于混凝土应力应变监测的节能装置及方法与流程

本发明涉及应力应变检测
技术领域：
，具体为一种用于混凝土应力应变监测的节能装置及方法。
背景技术：
：应力应变就是应力与应变的统称。应力定义为“单位面积上所承受的附加内力”。物体受力产生变形时，体内各点处变形程度一般并不相同，用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。混凝土应力应变监测是指通过埋设在混凝土表面和内部的监测仪器和设备，对混凝土在荷载和其他因素作用下产生的应力及其变化情况所进行的量测；其目的是了解混凝土的应力状态，用以分析混凝土建筑物工作状况是否正常，评估建筑物的安全程度，为工程的安全运行和维修加固提供科学依据，同时也为评价施工质量、改进设计提供实测资料。随着我国社会经济和交通运输事业的快速发展，交通压力越来越大，一方面大型和特大型的桥梁正在快速的增加以达到缓解交通压力大缩短运输距离的目的，另一方面过去年代修建于各级公路上的桥梁担负着十分沉重的交通荷载和繁重的交通道口。由于历史的种种原因导致在设计上或多或少存在一些缺点，施工也留下不同程度的缺陷。为此，桥梁的安全监测就显得十分的迫在眉睫。对于桥梁来说，不同情况下混凝土的应力情况也是不同的，如当桥梁上车流量大的时候，路面受力较平时会更大，在这种情况下，则需要格外重视桥梁的应力情况。然而，目前，在实现桥梁的安全监测时，通常采用监测桥梁应力的方式，监测时，应力监测仪器按照预设的固定频率监测桥梁混凝土的应力应变情况，若将固定频率预设较大，那么通常情况下，高频率的监测会增大应力监测仪器的功耗，但若是将固定频率预设较小，则又不能实现对特殊情况下桥梁应力情况的重点监测。技术实现要素：本发明的目的之一在于提供一种可以对监测频率进行自适应调节的用于混凝土应力应变监测的节能装置。本发明提供基础方案一是：用于混凝土应力应变监测的节能装置，包括检测模块，用于监测并得到混凝土应力信息；其中：存储模块，用于存储检测频率表，检测频率表包括预设条件和预设条件下对应的检测频率；采集模块，用于获取混凝土的条件因素；匹配模块，用于将采集到的条件因素与检测频率表进行比较并匹配出相应的检测频率；控制模块，用于根据匹配出的检测频率控制检测模块工作，并控制检测模块在相邻两次监测操作间的时段内进行休眠。基础方案的工作原理及有益效果是：本方案中，设置的采集模块获取到的条件因素代表了混凝土当前所处的环境情况，如常温、高温、寒冷或车流量大等情况；而考虑到在高温或车流量大等特殊条件下，混凝土的受力会与常温或普通车流量下的受力情况不同，并且是有趋向严重的情况，因此在这种情况下，就需要对混凝土的情况进行重点关注，于是本方案中，还设置有匹配模块将采集到的条件因素与预设的监测频率表进行比较，并匹配出与当前的条件因素相对的监测频率，从而对检测模块的监测频率进行调节，如在需要重点关注的条件因素下增大监测频率，在一些普通的条件因素下，则采用较低的监测频率即可，通过这种根据条件因素实时调整监测频率的方式从而降低了检测模块的监测操作次数，而且还设计检测模块在监测操作以外的时间进行休眠，从而降低了检测模块的功耗；再有，与现有技术相比，本方案中，虽然增加了采集模块，但由于采集模块只是获取混凝土的条件因素，过程中涉及到与外部检测设备通信以及接收数据的过程，而检测模块的检测过程则涉及到数据的采集和运算处理过程，因此采集模块的功耗会比检测模块的功耗小，即本方案中，虽然有新增采集模块的功耗，但是因为降低的检测模块的功耗会比新增的采集模块的功耗大，因此对于装置整体来说，是降低了功耗的，也就实现了节能的效果。与现有技术中检测模块采用同一工作频率的方式相比，本方案中，通过对检测模块的检测频率实时的自适应调整的方式能够降低检测模块的平均工作频率，并且增大了检测模块的休眠时间，从而降低了检测模块的功耗，从而也就减小了能源的耗用，得到了节能的目的。优选方案一：作为基础方案一的优选，检测频率表包括间隔时长；控制模块包括计时单元和触发单元，计时单元用于在匹配模块匹配出检测频率时开始计时得到计时时长，触发单元在计时时长等于间隔时长时触发检测模块工作。有益效果：本方案中，通过计时单元与触发单元的配合实现检测模块根据检测频率进行监测工作，操作简单。优选方案二：作为优选方案一的优选，控制模块还包括计算单元，计算单元用于根据间隔时长对计时时长进行计算，在计算得出计时时长等于间隔时长时，触发单元还用于触发计时单元重新开始计时。有益效果：本方案中，在计算出计时时长等于间隔时长时，还利用触发单元触发计时单元重新计时，从而保证下一次监测操作的顺利进行。优选方案三：作为优选方案一的优选，控制模块还包括计算单元，计算单元用于根据间隔时长对计时时长进行计算，在计算得出计时时长为间隔时长倍数时，触发单元触发检测模块工作。有益效果：本方案中，利用设计的计算单元计算间隔时长和计时时长，当计算是计时时长为间隔时长的倍数时，则触发检测模块工作，从而实现了检测模块的多次间隔工作，操作简单。优选方案四：作为基础方案一的优选，还包括有输入模块，用于输入修改信息；修正模块，用于根据修改信息对预设的检测频率表进行修改。有益效果：考虑到在不同时期下，为了更符合当前的实际情况，就需要及时对预设的检测频率表进行修正，因此本方案中，利用设置的输入模块与修正模块的配合实现对检测频率表的修改，操作简单。本发明的目的之二还在于提供一种用于混凝土应力应变监测的节能方法，包括以下步骤：采集步骤：采集混凝土的条件因素；匹配步骤：根据采集到的条件因素从预设的检测频率表中匹配出对应的检测频率；检测步骤：根据匹配出的检测频率采用检测模块对混凝土进行监测得到应力信息；休眠步骤：控制检测模块在相邻两次监测操作间的时段内进行休眠。基础方案二的原理和有益效果：考虑到不同条件因素下，混凝土的受力情况将会不同，当混凝土的受力趋向严重时，混凝土出现变形等情况的概率也就将会变大，因此在混凝土受力趋向严重时，就需要重点关注混凝土的应力应变情况，而当混凝土受力趋向变小时，混凝土出现变形等情况的概率也就将会减小，因此也就不再需要对混凝土的应力应变情况进行格外关注，即，在不同条件因素下，由于混凝土的受力情况将会不同，对混凝土的应力应变情况的重视程度也就将会不同，本方案中，通过设置不同的检测频率来实现对混凝土的应力应变情况的不同重视，先由采集步骤采集到混凝土的条件因素后，然后由匹配步骤根据采集到的条件因素从预设的检测频率表匹配出对应的检测频率，然后检测步骤中，根据匹配出的检测频率采用检测模块对混凝土进行监测得到应力信息，再通过与休眠步骤的配合，控制检测模块在相邻两次监测操作间的时段内进行休眠，与现有技术中采用固定的检测频率进行监测操作的方式相比，本方案中，一方面，通过采集步骤、匹配步骤以及检测步骤的配合实现了不同条件下对混凝土不同检测频率的控制，实现不同条件下混凝土检测频率的自适应调整，以满足对不同条件下混凝土不同程度的检测；另一方面，还设置休眠步骤控制检测模块在相邻两次监测操作之间的时段内进入休眠状态，与现有技术相比，增加了检测模块的休眠时间，从而降低了检测模块的功耗，实现了节能的效果。附图说明图1为本发明实施例一中用于混凝土应力应变监测的节能装置的模块框图；图2为实施例一中用于混凝土应力应变监测的节能的流程图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例一基本如附图1所示：用于混凝土应力应变监测的节能装置，包括检测模块，用于监测并得到混凝土应力信息；本实施例中，以桥梁的混凝土为例，检测模块采用表面应变计。存储模块，用于存储检测频率表，检测频率表包括预设条件和预设条件下对应的检测频率，检测频率表包括间隔时长；本实施例中，以车流量为例，检测频率表如表一所示。表一预设条件车流量＜x1x1≤车流量＜x2x2≤车流量检测频率f1f2f3间隔时长t1-1t2-1t3-1其中，f1＜f2＜f3,即在车流量大的时候，检测频率大，在车流量小的时候，检测频率小。采集模块，用于获取混凝土的条件因素；以车流量为例，由于桥梁的交通情况都是有专门的检测系统进行检测的，因此本实施例中，在得到检测系统机构的授权后，采集模块从检测系统通信并获取混凝土的条件因素，获取包括主动获取和被动获取两种方式，主动获取指的是采集模块与检测系统通信后从检测系统中查询后获取条件因素，被动获取则指的是检测系统向采集模块发送条件因素，采集模块只需要接收条件因素即可，本方案中采用被动获取的方式。设定采集到的车流量为x，即本实施例中，条件因素为x。匹配模块，用于将采集到的条件因素与检测频率表进行比较并匹配出相应的检测频率；设定采集到的条件因素x＞x2，则匹配模块从检测频率表匹配出的检测频率为f3。控制模块，用于根据匹配出的检测频率控制检测模块工作，并控制检测模块在相邻两次监测操作间的时段内进行休眠。设定匹配出的检测频率f3为0.1hz，则t3为10s，对应的间隔时长即为10s。即检测模块每10s进行一次监测操作，因此在一个10s的周期内，控制模块在第一秒监测并得到混凝土应力信息后，后面的九秒时间段内，控制模块将会控制检测模块进行休眠。具体的，本实施例中，控制模块包括计时单元、计算单元和触发单元，计时单元用于在匹配模块匹配出检测频率时开始计时得到计时时长，触发单元在计时时长等于间隔时长时触发检测模块工作，计算单元用于根据间隔时长对计时时长进行计算，在计算得出计时时长等于间隔时长时，触发单元还用于触发计时单元重新开始计时。即，设定检测频率为0.1hz，则间隔时长为10s，当计时时长为10s时，计算单元计算得出的计时时长为10s，此时触发单元将会触发计时单元重新计时。输入模块，用于输入修改信息；本实施例中，输入模块采用键盘，在其他实施例中，输入模块也可以为手写板、麦克风等其他输入外设。修正模块，用于根据修改信息对预设的检测频率表进行修改。基于上述的用于混凝土应力应变监测的节能装置，如图2所示，本实施例中还公开了一种用于混凝土应力应变的节能方法，包括以下步骤：采集步骤：获取混凝土的条件因素；本实施例中，以条件因素以车流量为例，设定采集到的车流量为x，即条件因素为x。匹配步骤：根据采集到的条件因素从预设的检测频率表中匹配出对应的检测频率；本实施例中，如表一所示，当采集到的车流量x＜x1时，则匹配出的检测频率则为f1，在采集到的车流量x≥x1且x＜x2,时，则匹配出的检测频率为f2，在采集到的车流量x≥x2时，则匹配出的检测频率为f3。检测步骤：根据匹配出的检测频率采用检测模块对混凝土进行监测得到应力信息；具体的，在匹配出检测频率时开始计时得到计时时长，在计时时长等于间隔时长时触发检测模块工作，并同时重新开始计时得到新的计时时长；本实施例中，设定采集到的车流量x≥x2，因此匹配出的检测频率为f3，设定f3＝0.1hz，即检测步骤中，检测模块10s会进行一次监测工作，具体为，在匹配出检测频率时开始计时，在计时的计时时长为10s时，检测模块进行一次监测工作，同时重新开始计时，在计时的计时时长再次为10s时，检测模块再次进行监测工作。休眠步骤：控制检测模块在相邻两次监测操作间的时段内进行休眠，即在检测模块完成一次监测工作后将会进行休眠，并在下一次监测工作时重新启动进行监测工作后，再次进行休眠。修正步骤：输入修改信息，并根据输入的修改信息对预设的检测频率表进行修改。实施例二与实施例一不同之处在于，本实施例中，控制模块包括计时单元、计算单元和触发单元，计时单元用于在匹配模块匹配出检测频率时开始计时得到计时时长，计算单元用于根据间隔时长对计时时长进行计算，在计算得出计时时长为间隔时长倍数时，触发单元触发检测模块工作。本实施例中，同样以匹配出的检测频率为f3为例，设定f3＝0.1hz，间隔时长为10s，因此在匹配出检测频率时，计时单元开始计时得到计时时长，计算单元对计时时长进行计算，在计算出计时时长等于间隔时长的倍数时，即，当计时时长为10s、20s、30s等时长时，触发单元将会触发检测模块工作。实施例三与实施例一和实施例二不同之处在于，本实施例中，还包括检测模块的供电模块；电量检测模块，用于检测供电模块的剩余电量；通信模块，用于与监测中心进行通信；检测模块包括检测单元和处理单元，检测单元用于获取应力参数，处理单元用于对获取到的应力参数进行处理得到应力信息；存储模块还预设有检测模块处于正常状态、通信状态和存储状态的功耗，其中正常状态指的是检测模块采集应力参数并进行处理得到应力信息这一整个操作流程时的功耗，通信状态指的是检测模块采集应力参数并将应力参数回传给通信模块这一操作流程时的功耗，在这个过程中，为了保证应力参数满足信息传输的要求，还需要对应力参数进行格式处理使得应力参数可以满足信息传输的格式要求，存储状态则是采集应力参数并进行存储这一操作流程时的功耗，这一过程中并不涉及对应力参数的其他处理操作，其中，正常状态下的功耗＞通信状态下的功耗＞存储状态下的功耗＞休眠模式下的功耗。存储模块还预设监测等级表，监测等级表包括监测时段和监测的重要等级，如表二所示。表二监测时段t1-t2t2-t3t3-t4重要等级三等一等二等其中，一等为重要等级，二等为次要等级，三等为不重要等级。分析模块，用于根据电量检测模块检测到的剩余电量分析剩余电量是否可以满足检测模块在剩余周期内的电量需求。控制模块，还用于根据电量检测模块检测到的剩余电量以及监测等级表对检测模块的工作状态进行调节控制。以t1-t4为一个周期进行说明。为了保证供电模块可以维持检测模块在一个周期内的运行，因此本实施例中，还根据监测时段的重要等级对检测模块的工作状态进行调节；设定正常状态下的功率为p1，通信状态下的功率为p2，存储状态下的功率为p3,休眠模式下的功耗为p4，p1＞p2＞p3＞p4。设定电量检测模块检测到的剩余电量为x,周期内剩余时间为t，则在周期剩余时间内检测模块以正常工作状态进行工作所需的电量为p1t，分析模块此时分析剩余电量x和所需电量p1t，若剩余电量x小于所需电量p1t，则表示剩余电量并不能够满足检测模块在剩余周期内的电量需求，因此就需要对检测模块的工作状态进行调整以保证供电模块能够维持检测模块在剩余周期内的电量需求。而又考虑到在同一周期内，不同监测时段的监测操作的重要程度不同，如在车流量高峰期的时候，需要重点关注混凝土的应力应变情况，即监测结果，而在车流量少或长时间没有车辆通过的深夜时刻，此时就不需要重点关注监测结果。因此本方案中，还根据监测时段的不同，对不同监测时段的监测操作的重要等级进行了划分，对于重要等级为一等的监测时段来说，即在这个监测时段需要完成一个完整的监测过程，即需要检测模块正常工作；而对于重要等级为二等的监测时段来说，由于重要性相较一等有所降低，因此检测模块可以处于通信状态下的模式进行工作，即检测模块在采集到应力参数后，通过通信模块将应力参数回传给监测中心，由监测中心对应力参数进行处理得到相应的应力信息，这种状态下检测模块由于不进行处理操作，因此功耗将得到降低；而对于重要等级为三级的监测时段来说，由于重要性最低，因此检测模块可以处于存储状态下的模式进行工作，即检测模块在采集到应力参数后，不对应力参数进行任何处理操作而是直接存储应力参数，也不需要回传到监测中心，这种状态下检测模块的功耗将得到进一步降低。对应力参数的处理可以在后续时间内读取存储的应力参数再进行处理。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属
技术领域：
所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。当前第1页12