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结构健康检测与安全预警系统

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概述

近年来,随着国内建筑水平的飞速提升,大跨度空间结构被广泛应用在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼等人员密集、大型活动场馆等重要标志性建筑上;但是由于其外形独特,体系复杂,建造技术难度高,且大量采用薄板金属材、膜材等新型材料作为其外围护系统,外界环境复杂荷载、材料老化等因素的耦合作用下,将不可避免地导致结构系统的损伤积累和抗力衰减,极端情况下一旦某个结构构件受损会造成围护系统连续破坏的产生,从而引发灾难性的突发事件,对生命财产安全带来严重影响。因此建筑金属围护系统结构健康状态我们每个人息息相关,也将成为各个领域关注的重点。

当前,在建筑围护系统监测,实时报警还处于空白阶段;而基于无线物联网的在线监测方案由于其轻部署、无线互联互通、云计算等优点,可以有效解决大跨度空间结构监测设备实施难、监测难等问题,从技术分析看,比较适合大跨度空间结构建筑群监测。

 

 

解决方案

针对当前大型公共建筑的健康监测及运营需求,采用基于云平台的物联网系统,通过小型化的无线传感系统,利用自组网无线通信手段,在云平台的强大运算、存储和兼容能力支撑下,实现建筑健康监测的网络化、集约化、实时化、简便化、易用化管理。

 

系统功能

1.系统采用通用传感器,可侦测温度、湿度、应力、风压、风速、风震、水深等;

2.采用无线传输模式,可实现5年内免维护;

3.系统无需安装电源及数据线路,减少施工环节,可在已建成的建筑中部署实施;

4.采用简便易实施模式,操作简便、灵活,适用于建筑施工人群操作;

5.可远程实时监测建筑围护系统情况;

 

系统架构

无线物联网监测系统架构主要分为三层:

(1)多种类型无线传感节点构成的监测网络

多种类型的工业级的无线智能传感器、可外接传统类型传感器的分布式无线采集仪,形成无线物联网监测系统的采集节点。

(2)数据传输网络

可以通过无线方式灵活组建网络,将现场采集到的数据汇集到无线接收器,再通过有线网络将数据上传至在线监测云平台,实现数据的实时传输。

(3)监测云平台系统

对采集的数据存储监测数据,提供数据统计、分析、绘图、报表汇总以及自动预警等服务,并可通过计算机浏览器或移动端访问使用。

 

 

系统组成模块

1、采集模块:主要负责温度、湿度、应力应变、水深测量、风速、风压等的采集感应;

2、传输模块:主要负责将采集模块采集的数据,按照设定无线传输给后台系统和接收后台接收模块发出的动作指令,并作出响应;

3、接收模块:主要负责接收传输模块传输回来的数据和发出操控指令给传输模块;

4、数据处理模块:主要对接收回来的数据进行数据分析统计,供管理员管理查看使用;

 

系统特征

(1)保证建筑金属围护系统“全寿命周期”完整地获取各结构的信息,采用周期性检测及连续监测两种手段对信息的处理,提高效率、降低成本。

(2)基于对于数据规律的挖掘,充分利用数据价值,及时掌握建筑金属围护系统结构的异常状态、安全状态。

(3)密切关注结构运营时的荷载与响应是否与设计相一致,通过分析研究,及时提升结构设计的安全性,保证结构寿命。

(4)基于专业数据分析中心的云计算系统提供更为廉价的数据分析与共享服务,智能化和智慧化系统特性将更为显著,使未来的智慧城市成为可能。

 

引用标准

《工程测量规范》 (GB50026-2007)

《建筑变形测量规范》 (JGJ8-2007)

《全球定位系统(GPS)测量规范》 (GB/T 18314-2009)

《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)

《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)

《公共建筑结构监测技术规范》(征求意见稿)

《建筑工程施工过程结构分析与监测技术规范》(JGJ/T302-2013)