基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的樓宇微擾硬件檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑物風(fēng)作用檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的 樓宇微擾硬件檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)是紊亂的隨機(jī)現(xiàn)象，風(fēng)對(duì)建筑物的作用十分復(fù)雜，規(guī)范中關(guān)于風(fēng)荷載值的確定 僅適用于大多數(shù)體型較規(guī)則、高度不太大的單幢高層建筑，目前還沒(méi)有有效的預(yù)測(cè)體型復(fù) 雜、高度較大的建筑物風(fēng)作用的計(jì)算方法。
[0003] 摩天大樓可能造成很強(qiáng)的地面風(fēng)，對(duì)行人和商店有很大影響；當(dāng)附近還有別的高 層建筑時(shí)，群體效應(yīng)對(duì)建筑物和建筑物之間的通道也會(huì)造成危害。而風(fēng)對(duì)建筑物表面的作 用力大小，與建筑物體型、高度、建筑物所處位置、結(jié)構(gòu)特性均有關(guān)。
[0004] 目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類(lèi)似技術(shù)的說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類(lèi)似的資 料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的樓宇微 擾硬件檢測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)預(yù)測(cè)體型復(fù)雜、高度較大的建筑物風(fēng)作用 的空白，實(shí)現(xiàn)高層建筑的實(shí)時(shí)風(fēng)擾動(dòng)檢測(cè)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] -種基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的樓宇微擾硬件檢測(cè)系統(tǒng)，包括應(yīng)變電橋組件、跨導(dǎo)溫度 測(cè)試電路、數(shù)據(jù)傳輸組件以及供電模塊，所述應(yīng)變電橋組件、跨導(dǎo)溫度測(cè)試電路和供電模塊 分別與數(shù)據(jù)傳輸組件相連接；其中：
[0008] 所述應(yīng)變電橋組件用于檢測(cè)建筑物的風(fēng)擾動(dòng)，并將風(fēng)擾動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，最 后將電能轉(zhuǎn)換為電壓差輸出至數(shù)據(jù)傳輸組件；
[0009] 所述跨導(dǎo)溫度測(cè)試電路用于檢測(cè)建筑物所處的環(huán)境溫度，并將環(huán)境溫度變化轉(zhuǎn)換 為電阻變化，最后將電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)傳輸組件；
[0010] 所述數(shù)據(jù)傳輸組件將得到的應(yīng)變電橋輸入的電壓差和跨導(dǎo)溫度測(cè)試電路輸入的 電壓信號(hào)，通過(guò)計(jì)算得到實(shí)時(shí)風(fēng)擾動(dòng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)和環(huán)境溫度值數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)上傳至以太網(wǎng)； [0011] 所述供電模塊用于向數(shù)據(jù)傳輸組件、應(yīng)變電橋組件和跨導(dǎo)溫度測(cè)試電路供電。
[0012] 優(yōu)選地，所述應(yīng)變電橋組件包括：應(yīng)變電阻片、第一電阻、第二電阻、第三電阻和電 壓差模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述應(yīng)變電阻片、第一電阻、第二電阻和第三電阻兩兩串聯(lián)后并聯(lián)，形成 應(yīng)變電橋的電橋兩臂，所述電壓差模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接于電橋兩臂之間，用于采集電橋兩臂之 間的電壓差；所述電壓差模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)傳輸組件連接。
[0013] 優(yōu)選地，所述應(yīng)變電阻片粘帖于建筑物的外表面，用于將風(fēng)擾動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電 能，其轉(zhuǎn)化公式為AR1/R1 = Ko ε，其中，Rl為應(yīng)變電阻片的固有電阻值，ARl為應(yīng)變電阻 片的電阻值變化量，Ko為應(yīng)變靈敏系數(shù)，ε為應(yīng)變電阻片材料的軸向應(yīng)變值，即ε = AL/ L，其中，L為應(yīng)變電阻片的長(zhǎng)度，AL為應(yīng)變電阻片的長(zhǎng)度變化量；
[0014] 通過(guò)測(cè)量電橋兩臂之間的電壓差U，求得應(yīng)變電阻片的電阻變化量：
[0016] 其中，Ul為參考電壓，所述參考電壓由電源管理芯片產(chǎn)生，R2為第一電阻的電阻 值。
[0017] 優(yōu)選地，所述第二電阻的電阻值R3等于第一電阻的電阻值R2,所述第三電阻的電 阻值R4等于應(yīng)變電阻的固有電阻值R1。
[0018] 優(yōu)選地，所述跨導(dǎo)溫度測(cè)試電路包括溫敏電阻和跨導(dǎo)放大器，所述溫敏電阻連接 于跨導(dǎo)放大器的輸出端；所述跨導(dǎo)放大器的輸出端與數(shù)據(jù)傳輸組件連接。
[0019] 優(yōu)選地，所述溫敏電阻用于采集建筑物所處的環(huán)境溫度；所述溫敏電阻的電阻值 隨著環(huán)境溫度的變化而變化，進(jìn)而引起跨導(dǎo)溫度測(cè)試電路中測(cè)試電流的變化；跨導(dǎo)溫度測(cè) 試電路通過(guò)跨導(dǎo)放大器將測(cè)試電流的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
[0020] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸組件包括數(shù)據(jù)處理芯片和數(shù)據(jù)傳輸單元；其中，所述數(shù)據(jù)處 理芯片根據(jù)采集的電壓差，通過(guò)以下計(jì)算方式得到風(fēng)擾動(dòng)引起的應(yīng)力電阻片的長(zhǎng)度變化量

[0022] 式中，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，所述風(fēng)擾動(dòng)強(qiáng)度通過(guò)應(yīng)變電阻片的長(zhǎng)度變化量△ L表 示，具體為：
[0023] 蒲福風(fēng)級(jí)數(shù) C為建筑物局部拉升與風(fēng)速的固有關(guān)系；
[0024] 所述數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)采集的電壓信號(hào)，通過(guò)以下計(jì)算方式得到環(huán)境溫度數(shù)據(jù)：
[0026] 其中，V為跨導(dǎo)放大器所測(cè)得電壓值，T為環(huán)境溫度，Φ為溫敏電阻的溫度比電阻 的系數(shù)，R f%bak為跨到運(yùn)放的反饋電阻；
[0027] 所述數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)變電阻片進(jìn)行溫度補(bǔ)償，具體為：
[0028] 應(yīng)變電阻片受溫度影響的表達(dá)式為：AR1/R1=(:T，其中，0為溫度系數(shù)；
[0029] ΔΛ1 βχΓχ/iU其中Ml為系統(tǒng)測(cè)試出的應(yīng)變電阻片的電阻變化值，ARl 為應(yīng)變電阻片的電阻值變化量，即應(yīng)變電橋組件真正受風(fēng)力影響而產(chǎn)生改變的電阻值；
[0030] 所述數(shù)據(jù)處理芯片將得到的風(fēng)擾動(dòng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)和環(huán)境溫度值數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單 元實(shí)時(shí)至以太網(wǎng)。
[0031] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理芯片采用具有WiFi功能的ΜΤ7620主控芯片，其內(nèi)部其嵌入 有openwrt軟件系統(tǒng)，其外部設(shè)置有用于與差分模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連的SPI接口和與跨導(dǎo)放大 器連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器及其接口；相應(yīng)地，所述數(shù)據(jù)傳輸單元采用WiFi輸出天線。
[0032] 優(yōu)選地，所述供電模塊包括電源管理模塊和電池，所述電池連接于電源管理模塊 上，所述電源管理模塊與數(shù)據(jù)傳輸組件的數(shù)據(jù)處理芯片相連接，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸組件的數(shù) 據(jù)處理芯片分別向應(yīng)變電橋組件和跨導(dǎo)溫度測(cè)試電路供電。
[0033] 優(yōu)選地，所述供電模塊還包括太陽(yáng)能電池板，所述太陽(yáng)能電池板與電源管理模塊 相連接。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0035] 1、本發(fā)明所采有的擾動(dòng)傳感器為應(yīng)變壓力片，其價(jià)格便宜，精度高，能夠達(dá)到正負(fù) 0.1um 〇
[0036] 2、本發(fā)明針對(duì)擾動(dòng)傳感器易受溫度影響的特點(diǎn)，在硬件系統(tǒng)中加入了溫補(bǔ)功能， 進(jìn)一步提高了系統(tǒng)對(duì)樓宇繞道的檢測(cè)進(jìn)度。
[0037] 3、本發(fā)明主控芯片采用具有WiFi功能的MT7620主控芯片，具有數(shù)據(jù)傳輸率大、功 耗低、便于系統(tǒng)接入無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0038] 4、本發(fā)明采用小型太陽(yáng)能電池供電，可保證系統(tǒng)在野外及樓層外長(zhǎng)時(shí)間工作。
[0039] 5、本發(fā)明應(yīng)變電橋組件采用直流電信號(hào)，與現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)變電橋組件采用交流電 信號(hào)相比，具有直流信號(hào)產(chǎn)生簡(jiǎn)單、便于測(cè)量的特點(diǎn)。
[0040] 6、本發(fā)明采用的溫度補(bǔ)償技術(shù)，與其它溫補(bǔ)技術(shù)的區(qū)別在于它測(cè)溫度的方法，本 發(fā)明利用的是跨導(dǎo)放大電路（跨導(dǎo)放大器）給溫敏電阻提供穩(wěn)定的參考電壓，并通過(guò)反饋 電路對(duì)溫敏電阻產(chǎn)生的電流進(jìn)行放大測(cè)量，從而測(cè)得溫敏電阻阻值及以之對(duì)應(yīng)的溫度值。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0042] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖中所示的 R3 = R2，R4 = Rl。
【具體實(shí)施方式】
[