现代工程测控技术管理培训讲义含工程实例

现代工程测控技术

2023年4月29日目录一、现代工程测控技术发展概要二、现代工程测控技术测控对象的分类三、现代工程测控技术相关传感器四、现代工程测控技术相关采集设备五、现代工程测控技术的工程案例六、结束语一、现代工程测控技术发展概要

现代测控技术是一门高新技术，以测控、测量、电子等学科为基础，涉及计算机技术、信息处理技术、电子技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。随着现代科学技术的飞速发展和不断融入，加快了现代测控技术的发展，使其正朝着智能化、集成化、微型化、虚拟化、网络化和远程化的方向大步迈进。作为一门实践性很强的技术，现代测控技术在工程领域的应用广度和深度正不断的扩大，并将为改进技术水平和提高生产率做出巨大的贡献。一、现代工程测控技术发展概要

现代工程测控技术，是应用传感器及仪表技术、计算机技术、通讯技术、信息技术、自动控制技术等相关技术领域通过融合与集成，形成具有实时、远程、自动化的综合测控能力，能为工程研究、设计、施工、运营进行技术服务支持的综合平台。一、现代工程测控技术发展概要现代测控系统的组成

现代测控系统的组成大致可以分为五个部分，即：1、测控对象。根据测控任务的不同，被测对象也是千差万别的。如：工程主体的构件等。2、传感器。是测控系统的感觉器官，感应被测对象的状态。如：位移、压力等传感器。3、控制器。是系统的控制中心和指挥中心，主要指计算机、小型机、单片机等。4、通讯装置。它是连接控制器与各种设备、程控仪器的通路，以完成数据、命令及消息的交换与传输。5、执行装置。包括：激励源、程控伺服系统、各种程控开关及仪器、执行元件、存储器件、显示器件等。6、测控应用软件。包括I/O接口软件、可执行应用程序和仪器驱动程序等。一、现代工程测控技术发展概要

现代测控系统类型可以分为：1、

单机测控2、分布式测控一、现代工程测控技术发展概要典型单机测控系统一、现代工程测控技术发展概要典型的分布式测控系统一、现代工程测控技术发展概要工程测控技术在近年来获得了快速发展，这主要由于其相关技术的快速发展：1、传感器技术：

传感器是测控系统的感觉器官，只有依赖传感器，测控系统才能获取被测控对象的状态。新型传感器的种类繁多，如：激光测距、RTK、激光3D扫描仪、光纤温度传感器、光栅应变传感器、光谱仪、红外热像仪、静力水准仪、地质雷达、振弦传感器、测斜仪、自动全站仪、LVDT、磁耦合位移计、霍尔效应器件、巨磁效应器件、风速传感器等，可以完成位移、应变、温度、力、角度、沉降、风荷等工程参量的测量。一、现代工程测控技术发展概要2、计算机技术：计算机是测控系统的大脑，计算机技术近20年突飞猛进的发展，如今的计算机有千万亿次的超级计算机，有便于携带的移动电脑，有可嵌入仪器设备的嵌入式计算机，也有体积小于米粒的超微型计算机。大型计算机可以作为测控系统的中枢，嵌入式计算机可以作为测控系统的局部指挥、协调、通讯、运算部件，超微型计算机可以作为智能传感器的核心处理部件。一、现代工程测控技术发展概要2、计算机技术：美国新一代“巨人”超级计算机运算速度：每秒2万万亿次计算能力：相当1200亿人参与，每人一台计算器，并花费半个世纪的时间才能的工作量，“巨人”1天内完成。一、现代工程测控技术发展概要2、计算机技术：微型计算机微型处理器可以嵌入到传感器里一、现代工程测控技术发展概要3、通讯技术：

通讯技术是测控系统的神经网络，如今的通讯技术有：卫星通讯、INTERNET、微波通讯、移动通讯、无线电、激光通讯、光纤通讯等等。工程测控系统可以根据情况选择合适的通讯方式进行集成。一、现代工程测控技术发展概要3、通讯技术：

通讯技术是测控系统的神经网络，如今的通讯技术有：卫星通讯、INTERNET、微波通讯、移动通讯、无线电、激光通讯、光纤通讯等等。工程测控系统可以根据情况选择合适的通讯方式进行集成。一、现代工程测控技术发展概要4、信息技术：信息处理就是对信息的接收、存储、转化、传送和发布等。随着计算机科学的不断发展，计算机已经从初期的以“计算”为主的一种计算工具，发展成为以信息处理为主的、集计算和信息处理于一体的工具。

信息的接收包括信息的感知、信息的测量、信息的识别、信息的获取以及信息的输入等；信息的存储就是把接收到的信息或转换、传送或发布中间的信息通过存储设备进行缓冲、保存、备份等处理；信息转化就是把信息根据人们的特定需要进行分类、计算、分析、检索、管理和综合等处理；信息的传送把信息通过计算机内部的指令或计算机之间构成的网络从一地传送到另外一地；信息的发布就是把信息通过各种表示形式展示出来。一、现代工程测控技术发展概要5、机电液一体化：现代工程的测控技术，不但要实现自动化的测量技术，还要实现自动化的控制技术。控制技术主要通过中央计算机给由机电液部件组成的执行机构执行相关动作实现。二、现代工程测控技术测控对象的分类序号类别物理量1运动学距离、位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度、挠度、沉降量2力学轴力、应力、应变3热学温度、热导率、热容4光学波长、光强、折射率、透射率、反射率5电学电压、电流、功率、功率因数6磁学磁场强度、磁感应强度、磁通量、磁化强度、磁矩、磁化率、磁势、磁阻、磁导7核物理学辐射强度、辐射量三、现代工程测控技术相关传感器1、运动学激光测距传感器用途：基坑变形、结构变形、设备位移优点：长距、精度缺点：造价高量程：200m精度：1mm拉线测距传感器用途：架体位移、构件位移优点：造价低、可靠量程：20m精度：10mm三、现代工程测控技术相关传感器1、运动学RTK测量系统用途：区域定位优点：不需要通视、精度高缺点：造价高精度：水平5mm、垂直10mm

实时动态（RTK）测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为基础的实时差分GPS测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据差分定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。

RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。

三、现代工程测控技术相关传感器1、运动学磁致收缩位移传感器量程：300~5000mm精度：优于0.1mm可达0.001mmLVDT传感器LVDT-线性可变差动变压器量程：50mm精度：0.01mm三、现代罩工程测控例技术相关透传感器1、运动绳学加速度模传感器振动加妖速度传乖感器三、现沙代工程奔测控技涛术相关蚕传感器1、运动家学倾角传感我器巨磁效傲应角度研传感器三、现代数工程测控映技术相关达传感器1、运动疤学静力水准卧仪用途：沉不降、挠度传监测精度：0.1m捏m三、现锈代工程漠测控技笑术相关器传感器2、力学振弦表面辜应变传感摧器用途：结枕构表面应级变测量精度：1με三、现代的工程测控地技术相关乘传感器2、力学振弦钢浑筋应力姨计三、现出代工程症测控技希术相关俯传感器2、力学锚索计三、现代忧工程测控赛技术相关片传感器2、热学热电阻墙温度传领感器红外线测幅温仪三、现代福工程测控腾技术相关诉传感器2、热学红外热像犁传感器红外热像横图片红外热像雅仪三、现代元工程测控鞭技术相关狗传感器2、电学FULK示波表电流传感踩器三、现跪代工程强测控技阵术相关航传感器2、磁学磁场强度历传感器电子罗盘密传感器四、现代妄工程测控纷技术相关奥采集设备1、振弦信虏号采集设厘备振弦应变鼻采集设备振弦应变枯系统软件四、现代悠工程测控得技术相关迹采集设备2、动态夫模拟信循号采集凶设备动态模僚拟信号化采集设些备DASY迹Lab装9.0图形化多券功能开发狸软件专业图岔形化数尖据采集碗、显示尤、控制灾、分析回软件。棍可以方榴便地完芳成数据衰采集、最显示、介存储、捆分析、彩统计、亏运算、深控制、南触发等钓功能。五、现代粱工程测控按技术的工败程案例1、一些钢桥梁监设测系统生的测量兆内容五、现代橡工程测控欺技术的工铲程案例2、南京南释站屋盖网革架滑移施哑工测控南京南蠢站鸟瞰组图五、现代阿工程测控输技术的工务程案例2、南京妥南站屋映盖网架泽滑移施马工测控网架结倾构概要站房屋盖梳造型为周边低先中间高，四周均升悬挑于咬柱外，其中结南北向倡悬挑达30m。屋盖网棉架结构平面投佣影为矩誉形。网架南所北方向长斯度451拐m，东西方我向最大宽揭度为210m。网架须厚度在0～7.41告4m间均匀变个化。整个聪网架结构树面积约为940矮32.忠8m2，投影面北积约为9033植7.1m2。钢结兼构重量户约为8000须t，钢构件缠总数量约3万余件怒。屋顶装网架结缴构采用双向正交喷正放网骑架结构芒，支撑背采用周鱼边与中邀间点支摘撑相结缩慧合的支翠撑方式倾。五、现代钓工程测控嚷技术的工声程案例1、南京疗南站屋逢盖网架习滑移施轨工测控网架滑移很施工分块咬情况：由于南奏京南站斯的工期预紧，现层场作业欺条件复炮杂，充匹分考虑崭工期和诱经济效爷益，最迷终采用猪高空滑艇移来施冷工：把整个网榨架屋盖分导为9片滑移舞单元和２片散拼崖单元，在临时穷拼接平台夺上拼接，哑通过4条轨道滑移到指他定位置，毁最后拼接仿连接带，工成为一个栗网架屋盖痛整体，从H1到H9依次从膨南向北陡滑移。五、现代本工程测控铁技术的工推程案例1、南京南兆站屋盖网享架滑移施连工测控工程监池测、监本控的必帐要性：南京南站赵屋盖网架带钢结构滑守移施工工蛾期紧，现保场作业条全件复杂，茧施工难度至大。整个劈燕施工方案企，采用了六高空平台欺上的分块废拼装、高秒空分块滑狱移、拼接平连接等多个施工工序倍。施工过盆程中，屋规盖网架杆予件的内力全始终处于促变化的过晓程中。其厚变化的几督个主要过盈程有：（1）落架：分块滑移符网架高空邻平台拼装洒完成后，恩需要从拼装胎微架落架副到滑移易轨道上，无论采仿用的是顶住升落架还沉是切割钢闪管落架，驴屋盖网架饿处于重力荷蛮载的应力碍和变形衬状态下蜘；（2）滑移：滑移顶吃推过程挂，纵向翁支座间振的屋盖稿下弦网职架由受拉变牵成受压；（3）拼接卸载：各个滑坚移分块档滑移到庄位后，安装拼哄接带杆件，将末各个分区禁连成整体刷，拆除临际时滑移纷支座后，屋宝盖网架备的内力再次床发生重分冻布；五、现狮代工程迫测控技敬术的工亿程案例1、南京南盐站屋盖网荣架滑移施绩工测控上述各个柜过程中，页屋盖网架黎的内力变通形始终柄处于复具杂的变乖化过程储中。这些杆判件内力和变婚形，虽然可吨以利用有蛙限元软件戴进行模拟王计算，但刃由于屋盖网架及已支撑体甚系过于与复杂，役计算模吐型具有越简化性。同时级，由于计算温度修与实际的邮温度之间也存齐在着差异冬，计算结您果必然会罚与实际情强况存在着鸦差异。因游此，为了巷确保施工驴过程屋盖刷网架本身霞的安全及狱临时支撑规体系的安僻全，必须飞对整个施功工过程中汇关键部位撑杆件应力首和变形、连屋盖网架离的实际温也度场、滑描移启动瞬植间的加速扔度、滑移趁轨道钢梁煎的侧向变粗形进行实无时监测。五、现退代工程挖测控技路术的工逗程案例1、南京畅南站屋衔盖网架室滑移施姐工测控另外，键根据高概空滑移慌仿真计展算结果疤表明，仙网架在迁滑移过公程中各粪条轨道瓜之间要保持一碌定的同稻步性，这也家是本次描施工监泄控的另缩慧一个任奴务。在混两条摩默擦力不术等的轨黄道上滑激移时，穿同步性赵与速度赤控制存壮在着缺降陷。而这次各片拿网架要在高空4条轨道嚼上滑移，如何保棍证网架滑而移过程中4条轨道之亲间的同步共性是本施魔工一个难奋点，所以细，为了保罢证网架滑应移的的安愧全施工，供必须确保淹其同步性智处于实时测控之中。五、现缩慧代工程续测控技果术的工霜程案例1、南京映南站屋疗盖网架鞠滑移施季工测控滑移施工过程监测卡主要内容于包括：（1）网架朽顶升时吸屋盖杆狂件应力好及温度致的监测乌；（2）网架螺滑移时蓄屋盖杆茶件应力脊及温度采的监测锐；（3）网架车落架时孙屋盖杆川件应力符及温度仿的监测诞；（4）各片秀网架连驾接带连狱接时杆娇件应力辽及温度屑的监测旺；（5）各片网保架连接成腰整体时杆瓶件应力及惧温度的监亦测；（6）各片网遗架滑移过棒程中4条轨道之却间同步性兆的监测与趋控制。五、现代榜工程测控纳技术的工锹程案例1、南京南吵站屋盖网击架滑移施翁工测控大集群无韵线应力应偿变监测系伪统监测系统再架构图五、现代股工程测控段技术的工期程案例1、南京南鬼站屋盖网范架滑移施值工测控大集群撞无线应址力应变乳监测系贫统振弦应变反传感器太阳能柏无线振蜂弦应变拨采集箱五、现搭代工程己测控技泊术的工浆程案例1、南京南幅站屋盖网采架滑移施恳工测控大集群无鸡线应力应炕变监测系钞统振弦应变队传感器性阳能指标序号测试量传感器类别性能指标1应变振弦采集仪量程：450～4500Hz，精度：0.2Hz2温度温度采集仪量程：-20℃～100℃，精度：0.5℃五、现代卧工程测控竭技术的工培程案例1、南京南否站屋盖网椅架滑移施遥工测控大集群无且线应力应揪变监测系道统数据采每集与处败理软件特点：大集群背无线应瓦力应变还监测系暴统，可销实现大服型结构肿应力监涨测与安宝全预警眼。相比指传统的渔应力监用测技术际，该系患统具有被分布式烧、大区崇域、大苗点数、极自由布辅局、自扯主供电狼的特点稠，受施径工现场冰复杂环啦境影响否小，具乳有安装梁后免维合护的优互点。五、现重代工程销测控技岗术的工格程案例1、南京南况站屋盖网冲架滑移施稿工测控大集群无歉线应力应俊变监测系椅统H3监测避点分布图五、现代旨工程测控切技术的工铸程案例1、南京南蛙站屋盖网从架滑移施验工测控大集群无再线应力应无变监测系歇统传感器协安装示滑意图五、现代墙工程测控昏技术的工岗程案例1、南京哪南站屋旷盖网架亦滑移施遍工测控大集群盲无线应千力应变跌监测系句统软件传感香器参数设笼置界面初始值漆设置：在传感器插连接到采象集箱之后六，就要在若采集软件抬上做相关瞧参数的设置：采集票仪的采轰样频率前、传感菌器的初堵始频率辰、初始势温度以和及温度丸修正系洁数等的连设置。为了提喉高测量席的精确妨度，可干以在传候感器的撕表面包滩上聚苯细乙烯泡惧沫板，扔这样可态以消除饼钢管表博面温度晓与传感量器内部起振弦温稍度的差捎异而导谜致偏差励。五、现录代工程针测控技喂术的工愉程案例1、南京南粘站屋盖网副架滑移施闲工测控多轨道滑吧移无线激滋光同步系蓬统多轨道滑夸移无线激柴光同步系阳统示意图五、现遍代工程诵测控技口术的工佩程案例1、南京南叼站屋盖网扮架滑移施塌工测控多轨道我滑移无恼线激光乐同步系胡统多轨道滑晒移无线激机光同步系挠统工作流程息图多轨道凶无线激汇光同