一種智能型園林用護欄的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及護欄設計領域，具體涉及一種智能型園林用護欄。
【背景技術】
[0002] 在園林內，為了防止種植花卉或樹木的區域被游人踏入，受到游人的破壞，常常在 花卉和樹木周圍設置有護欄，護欄外設有水泥砌成的坎。在沿海或者多風地區，設置于高樓 樓頂上的護欄經常受到風的影響。風振時域分析可以更全面地了解護欄的風振響應特性， 更直觀地反應護欄的風致振動控制的有效性。在對護欄進行風振時域分析時，需要對護欄 的風速時程進行模擬。
【發明內容】
[0003] 針對上述問題，本發明提供一種可以快速模擬自身風速時程的智能型園林用護 欄。
[0004] 本發明的目的采用以下技術方案來實現：
[0005] -種智能型園林用護欄，包括由橫欄和豎欄組成的護欄本體和安裝在護欄本體的 風速時程快速模擬裝置，所述快速模擬裝置包括：
[0006] (1)結構參數監測模塊，沿護欄高度方向將護欄劃分多個間隔相同的測試層，圍繞 護欄形心選擇兩個對角的位置同時安裝所述數據采集裝置，選擇測試層的正中位置處作為 一個風速時程的模擬點，且在每個測試層的正中位置處布設所述風速儀和溫度傳感器；
[0007] (2)平均風速計算模塊，其利用風速儀監測出每測試層的風速總量，橫向角和豎向 風速，取0.2s為采樣時間間隔，進行平均風速的計算時，引入平均風速校正系數Q:
[0008]
[0009] 每測試層在一個采用時間的平均風速的計算公式為：
[0010]
[0011] 其中，A為風速總量w在X方向的分量值的極大值和極小值之和，B為風速總量w在y 方向分量值的極大值和極小值之和，P為當地平均氣壓，F為當地平均溫度，PwatS當地平 均水汽壓，F b為標準狀態下的風壓系數；
[0012] (3)各模擬點的脈動風速時程計算模塊，包括生成所述各模擬點的脈動風速時程 的脈動風速功率譜，進行脈動風速功率譜的模擬時，引入溫度修正系f
，其 中Το為設定的標準溫度，T為由所述溫度傳感器實時監測得到的平均溫度值，則
[0013] Τ 2 To時，所述脈動風速功率譜的優化公式為：
[0014]
[0015] T〈To時，所述脈動風速功率譜的優化公式為：
[0016]
[0017] 其中，λ為根據護欄結構選擇的地面粗糙度系數，g為根據平均風速W⑴選取的頻率 截取上限值；
[0018] (4)風速時程計算模塊，包括微處理器，所述微處理器利用諧波疊加法對相同位置 處的平均風速和脈動風速時程進行疊加，得到各模擬點的風速時程；
[0019] (5)風速模擬顯示模塊，包括依次連接的隔離放大器和數字顯示屏，所述隔離放大 器的輸入端與所述微信處理器連接。
[0020] 其中，所述頻率截取上限值的范圍為3hZ~5hZ。
[0021] 其中，所述標準溫度值的設定范圍為23°C~27°C。
[0022] 本發明的有益效果為：
[0023] 1、在由橫欄和豎欄組成的護欄本體上安裝了風速時程快速模擬裝置，便于護欄風 速時程特征的及時獲取；
[0024] 2、采用風速儀、溫度傳感器和數據采集裝置進行風速時程模擬數據的監測和采 集，取代了傳統技術人工激勵和昂貴的激振設備，降低了成本，實用便捷；
[0025] 3、所述模擬裝置基于諧波疊加法的基礎上，對平均風速和脈動風速的計算公式進 行優化，減少了計算的工作量，提高了護欄的風速時程模擬的效率；
[0026] 4、在計算平均風速時引入平均風速校正系數Q，計算脈動風速時程時引入溫度修 正系數K，使得護欄的風速時程模擬更加精確。
【附圖說明】
[0027] 利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限 制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得 其它的附圖。
[0028] 圖1是本發明的風速時程快速模擬裝置各模塊的連接示意圖。
[0029] 附圖標記：
[0030] 結構參數監測模塊1、平均風速計算模塊2、各模擬點的脈動風速時程計算模塊3、 風速時程計算模塊4、風速模擬顯示模塊5。
【具體實施方式】
[0031] 結合以下實施例對本發明作進一步描述。
[0032] 實施例一
[0033] 參見圖1，本實施例的護欄包括由橫欄和豎欄組成的護欄本體和安裝在護欄本體 的風速時程快速模擬裝置，所述快速模擬裝置包括：
[0034] (1)結構參數監測模塊1，其包括風速儀、溫度傳感器和數據采集裝置，沿護欄高度 方向將護欄劃分多個間隔相同的測試層，圍繞護欄形心選擇兩個對角的位置同時安裝所述 數據采集裝置，選擇測試層的正中位置處作為一個風速時程的模擬點，且在每個測試層的 正中位置處布設所述風速儀和溫度傳感器；
[0035] (2)平均風速計算模塊2,其利用風速儀監測出每測試層的風速總量，橫向角和豎 向風速，取0.2s為采樣時間間隔，進行平均風速的計算時，引入平均風速校正系數Q:
[0036]
[0037] 每測試層在一個采用時間的平均風速的計算公式為：
[00381
[0039] 其中，A為風速總量w在X方向的分量值的極大值和極小值之和，B為風速總量w在y 方向分量值的極大值和極小值之和，F為當地平均氣壓，f為當地平均溫度，當地平 均水汽壓，Fb為標準狀態下的風壓系數；
[0040] (3)各模擬點的脈動風速時程計算模塊3,包括生成所述各模擬點的脈動風速時程 的脈動風速功率譜，進行脈動風速功率譜的模擬時，引入溫度修正系f
，其 中Το為設定的標準溫度，T為由所述溫度傳感器實時監測得到的平均溫度值，則 [0041 ] Τ 2 To時，所述脈動風速功率譜的優化公式為：
[0042]
[0043] T〈Tn時，所沭脈動風諫功率譜的優化公式為：
[0044]
[0045] 其中，λ為根據護欄結構選擇的地面粗糙度系數，g為根據平均風速W⑴選取的頻率 截取上限值；
[0046] (4)風速時程計算模塊4,包括微處理器，所述微處理器利用諧波疊加法對相同位 置處的平均風速和脈動風速時程進行疊加，得到各模擬點的風速時程；
[0047] (5)風速模擬顯示模塊5,包括依次連接的隔離放大器和數字顯示屏，所述隔離放 大器的輸入端與所述微信處理器連接。
[0048] 本實施例的園林用護欄采用風速儀、溫度傳感器和數據采集裝置進行風速時程模 擬數據的監測和采集，取代了傳統技術人工激勵和昂貴的激振設備，降低了成本，實用便 捷;在計算平均風速時引入平均風速校正系數Q，計算脈動風速時程時引入溫度修正系數K， 使得園林用護欄的風速時程模擬更加精確，其中設定標準溫度To為27°C，設定截取頻率上 限值為5hZ，最后得到的各模擬點的風速時程的模擬精度提高到96.5%;基于諧波疊加法的 基礎上，對平均風速和脈動風速的計算公式進行優化，減少了計算的工作量，可以快速地模 擬識別風速時程，模擬識別效率相對于現有技術提高了2.5%。
[0049] 實施例二
[0050] 參見圖1，本實施例的護欄包括由橫欄和豎欄組成的護欄本體和安裝在護欄本體 的風速時程快速模擬裝置，所述快速模擬裝置包括：
[0051] (1)結構參數監測模塊1，其包括風速儀、溫度傳感器和數據采集裝置，沿護欄高度 方向將護欄劃分多個間隔相同的測試層，圍繞護欄形心選擇兩個對角的位置同時安裝所述 數據采集裝置，選擇測試層的正中位置處作為一個風速時程的模擬點，且在每個測試層的 正中位置處布設所述風速儀和溫度傳感器；
[0052] (2)平均風速計算模塊2,其利用風速儀監測出每測試層的風速總量，橫向角和豎 向風速，取0.2s為采樣時間間隔，進行平均風速的計算時，引入平均風速校正系數Q:
[0053]
[0054]每測試層在一個采用時間的平均風速的計算公式為：
[0055]
[0056] 其中，A為風速總量w在X方向的分量值的極大值和極小值之和，B為風速總量w在y 方向分量值的極大值和極小值之和，F為當地平均氣壓，f為當地平均溫度，PwatS當地平 均水汽壓，F b為標準狀態下的風壓系數；
[0057] (3)各模擬點的脈動風速時程計算模塊3，包括生成所述各模擬點的脈動風速時程 的脈動風速功率譜，進行脈動風速功率譜的模擬時，引入溫度修正系1
|其 中Το為設定的標準溫度，T為由所述溫度傳感器實時監測得到的平均溫度值，則
[0058] Τ 2 To時，所述脈動風速功率譜的優化公式為：
[0059]
[0060] T〈TQ時，所述脈動風速功率譜的優化公式為：
[0061]
[0062]其中，λ為根據護欄結構選擇的地面粗糙度系數，g為根據平均風速W⑴選取的頻率 截取上限值；
[0063] (4)風速時程計算模塊4,包括微處理器，所述微處理器利用諧波疊加法對相同位 置處的平均風速和脈動風速時程進行疊加，得到各模擬點的風速時程；
[0064] (5)風速模擬顯示模塊5,包括依次連接的隔離放大器和數字顯示屏，所述隔離放 大器的輸入端與所述微信處理器連接。
[0065] 本實施例的園林用護欄采用風速儀、溫度傳感器和數據采集裝置進行風速時程模 擬數據的監測和采集，取代了傳統技術人工激勵和昂貴的激振設備，降低了成本，實用便 捷;在計算平均風速時引入平均風速校正系數Q，計算脈動風速時程時引入溫度修正系數K， 使得園林用護欄的風速時程模擬更加精確，其中設定標準溫度To為27°C，設定截取頻率上 限值為3hZ，最后得到的各模擬點的風速時程的模擬精度提高到95.7%;基于諧波疊加法的 基礎上，對平均風速和脈動風速的計算公式進行優化，減少了計算的工作量，可以快速地模 擬識別風速時程，模擬識別效率相對于現有技術提高了 4%。
[0066] 實施例三
[0067] 參見圖1，本實施例的護欄包括由橫欄和豎欄組成的護欄本體和安裝在護欄本體 的風速時程快速模擬裝置，所述快速模擬裝置包括：
[0068] (1)結構參數監測模塊1，其包括風速儀、溫度傳感器和數據采集裝置，沿護欄高度 方向將護欄劃分多個間隔相同的測試層，圍繞護欄形心選擇兩個對角的位置同時安裝所述 數據采集裝置，選擇測試層的正中位置處作為一個風速時程的模擬點，且在每個測試層的 正中位置處布設所述風速儀和溫度傳感器；
[0069] (2)平均風速計算模塊2,其利用風速儀監測出每測試層的風速總量，橫向角和豎 向風速，取0.2s為采樣時間間隔，進行平均風速的計算時，引入平均風速校正系數Q:
[0070]
[0071]每測試層在一個采用時間的平均風速的計算公式為：
[0072] *·..，