一种自感知黏滞阻尼器健康监测平台的制作方法

本发明专利涉及建筑防灾减震，具体为针对成套黏滞阻尼器的健康监测以及后期维护方案。

背景技术：

1、随着现代社会发展，建筑结构不仅要满足主体结构安全、减少人员伤亡，同时要保障震害经济损失最小化，震后使用功能快速恢复，因而对防灾减灾需求日益提升。

2、黏滞阻尼器利用黏性流体的阻尼特性来消耗建筑在震动中产生的能量作用，将动能转换成热能耗散到环境中，能够有效增强建筑韧性。众所周知，黏滞阻尼器在实际工程应用中，被固定在建筑内部，腔体长期处于密封状态，很难从外部直接判断阻尼器能否正常工作，无法有效判断黏滞阻尼器功能的稳定性也就无法判断阻尼器在实时状态下对建筑结构的整体减震效果。

3、若通过在黏滞阻尼器内部添加传感器用来监测黏滞阻尼器腔室内的油压来判定阻尼器的工作状态，由于腔室内压力较大，且随着地震的发生，腔室温度也随之升高，传感器需要长期处于高温高压的工作环境，对传感器的准确性、可靠性有很高的要求。

4、因此，如何有效的对黏滞阻尼器实现远程的实时状态监测，以及对黏滞阻尼器的健康状态进行有效评估为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有黏滞阻尼器的监测方案所存在的问题，本发明的目的在于提供一种自感知黏滞阻尼器健康监测平台，其能够实现对黏滞阻尼器实时状态的监测；在此基础上，进一步对黏滞阻尼器的整体性能以及健康状态进行监测、计算、分析，防止阻尼器在长期使用过程产生疲劳损伤和结构破坏。

2、为了达到上述目的，本发明提供的自感知黏滞阻尼器健康监测平台包括，

3、健康监测自感知子系统，所述健康监测自感知子系统安置在待监测的黏滞阻尼器内，对待监测黏滞阻尼器工作过程中的阻尼器腔室内部压力以及活塞相对筒壁产生的相对位移进行主动的实时监测，并将监测结果传输至数据存储管理模块；

4、数据存储管理模块，所述数据存储管理模块与健康监测自感知子系统数据连接，对健康监测自感知子系统传输的数据进行预处理；

5、数据处理分析模块，所述数据处理分析模块与数据存储管理模块数据连接，调用数据存储管理模块处理预处理后的监测数据，计算分析得到待监测黏滞阻尼器的有效阻尼系数与有效阻尼指数；

6、结构预警与评估模块，所述结构预警与评估模块与数据处理分析模块数据连接，调用数据处理分析模块计算得到的待监测黏滞阻尼器的有效阻尼系数与有效阻尼指数，并进行弹塑性时程分析，计算分析减震建筑实时附加阻尼比变化。

7、在本发明的一些实例中，所述健康监测自感知子系统包括激光位移传感器、压力传感器以及数据通讯模块，所述激光位移传感器相对于待监黏滞阻尼器的筒壁，设置在待监测黏滞阻尼器的活塞上，用以实时监测待监测黏滞阻尼器活塞相对筒壁产生的相对位移；所述压力传感器安装于待监测黏滞阻尼器内部两端的腔体内，用于对待监测阻尼器腔室内部压力进行实施监测；所述数据通讯模块设置在待监测黏滞阻尼器上，并与激光位移传感器和压力传感器进行数据连接，获取两者产生的监测数据并对外传输。

8、在本发明的一些实例中，所述数据存储管理模块对健康监测自感知子系统监测的位移与压力数据，将两组数据整理到一个表格中，得到阻尼器在瞬时时刻的位移与压力的对应结果，以保证后期数据调用时的统一性。

9、在本发明的一些实例中，所述数据处理分析模块包括速度计算子模块、阻尼力计算子模块、速度-阻尼力拟合子模块、以及阻尼系统与阻尼指数验证子模块；

10、所述速度计算子模块与数据存储管理模块数据交互，获取监测到的待监黏滞阻尼器工作时的位移、压力数据，并据此计算待监黏滞阻尼器工作时的实时速度；

11、所述阻尼力计算子模块与数据存储管理模块数据交互，获取监测到的待监黏滞阻尼器工作时的位移、压力数据，并据此计算待监黏滞阻尼器工作时的实时阻尼力；

12、所述速度-阻尼力拟合子模块与速度计算子模块以及阻尼力计算子模块数据交互，将两模块计算得到的速度与阻尼力进行拟合成幂函数，并据此确定待测黏滞阻尼器的有效阻尼系数与有效阻尼指数。

13、在本发明的一些实例中，所述结构预警与评估模块中构建待监黏滞阻尼器应用对象建筑的建筑结构有限元模型，并调用数据处理分析模块计算的有效阻尼系数与有效阻尼指数，将其代入构建的建筑结构有限元模型中，进行弹塑性时程分析，确定待监黏滞阻尼器在空间内各向的出力、位移。

14、在本发明的一些实例中，所述结构预警与评估模块将计算得到的待监黏滞阻尼器在空间内各向的出力、位移导入到根据《jgj 297-2013建筑消能减震技术规程》中的附加阻尼比计算公式所编辑而成的excel文档中进行附加阻尼比计算，以获取减震建筑实时附加阻尼比的变化，并与设定附加阻尼比阈值进行比较，并根据比较结果确定待测黏滞阻尼器的健康状况。

15、本发明提供的自感知黏滞阻尼器健康监测方案与现有技术相比，能够对黏滞阻尼器的工作状态进行实时监测、计算、分析，并能够黏滞阻尼器的性能状况进行精准评估，可有效防止阻尼器在长期使用过程产生疲劳损伤和结构破坏，从而失去减震功效，保证整套设施能够提供有效的减震性能。

16、同时，本发明提供的自感知黏滞阻尼器健康监测方案，还具有如下技术特点：

17、(1)本方案中由数据存储管理模块用来监测黏滞阻尼器在工作过程中的各项参数并汇总到云端形成报告。

18、(2)本方案中由数据处理分析模块根据云端传输的报告对黏滞阻尼器的健康状态进行系统评估，将黏滞阻尼器分为不同损伤等级，得到阻尼器有效阻尼系数与有效阻尼指数。

19、(3)本方案中由结构预警与评估模块将有效阻尼系数与有效阻尼指数代入到既定的建筑模型中对整个结构的减震性能进行计算评估，当减震性能低于设定的阈值时，针对不同损坏等级的黏滞阻尼器制定维护计划。

20、(4)本方案中由黏滞阻尼器健康监测自感知子系统，用来对单根黏滞阻尼器腔室的工作温度、压力与相对位移进行监测反馈。

技术特征：

1.自感知黏滞阻尼器健康监测平台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自感知黏滞阻尼器健康监测平台，其特征在于，所述健康监测自感知子系统包括激光位移传感器、压力传感器以及数据通讯模块，所述激光位移传感器相设置在待监测黏滞阻尼器的耳板上，用来实时监测待监测黏滞阻尼器活塞相对筒壁产生的相对位移；所述压力传感器安装于待监测黏滞阻尼器内部两端的腔体内，用于监测阻尼器腔室内部压力；所述数据通讯模块设置在待监测黏滞阻尼器上，并与激光位移传感器和压力传感器进行数据连接，获取两者产生的监测数据并对外传输。

3.根据权利要求1所述的自感知黏滞阻尼器健康监测平台，其特征在于，所述数据存储管理模块对健康监测自感知子系统监测到阻尼器在工作过程中的位移与压力数据，将两组数据整理到一个表格中，得到阻尼器在瞬时时刻的位移与压力的对应结果。

4.根据权利要求1所述的自感知黏滞阻尼器健康监测平台，其特征在于，所述数据处理分析模块包括速度计算子模块、阻尼力计算子模块、速度-阻尼力拟合子模块、以及阻尼系统与阻尼指数验证子模块；

5.根据权利要求1所述的自感知黏滞阻尼器健康监测平台，其特征在于，所述结构预警与评估模块中构建待监黏滞阻尼器应用对象建筑的建筑结构有限元模型，并调用数据处理分析模块计算的有效阻尼系数与有效阻尼指数，将其代入构建的建筑结构有限元模型中，进行弹塑性时程分析，确定待监黏滞阻尼器在空间内各向的出力、位移。

6.根据权利要求5所述的自感知黏滞阻尼器健康监测平台，其特征在于，所述结构预警与评估模块将计算得到的待监黏滞阻尼器在空间内各向的阻尼力、位移导入到根据《jgj297-2013建筑消能减震技术规程》中的附加阻尼比计算公式所编辑而成的excel文档中进行附加阻尼比计算，以获取减震建筑实时附加阻尼比的变化，并与设定附加阻尼比阈值进行比较，并根据比较结果确定待测黏滞阻尼器的健康状况。

技术总结
本发明公开了一种自感知黏滞阻尼器健康监测平台，通过健康监测自感知子系统对待监测黏滞阻尼器的腔室内部压力以及活塞相对筒壁产生的位移进行主动的实时监测，并将监测结果传输至数据存储管理模块；数据处理分析模块根据存储数据计算分析得到待监测黏滞阻尼器的有效阻尼系数与有效阻尼指数；结构预警与评估模块调用待监测黏滞阻尼器的有效阻尼系数与有效阻尼指数，并进行弹塑性时程分析，计算分析减震建筑实时附加阻尼比变化，将计算结果与规范比较，根据比较结果出具维护方案。本平台利用传感器对黏滞阻尼器进行监测、计算、分析，防止阻尼器在长期使用过程产生疲劳损伤和结构破坏，从而失去减震功能，保证整套设施能够提供有效的减震性能。

技术研发人员：吴思远,邵禄宇,杨燕,杨朔,黄青隆
受保护的技术使用者：中国建筑第八工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15