CN107101610B - 可用于建筑结构形变监测的位移监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可用于建筑结构形变检测的位移监测系统，包括第一探测单元，所述第一探测单元用于监测建筑物被测量点的位移和/或速度；所述第一探测单元包括至少一个长距探测组件，所述探测组件用于获取至少一个被测量点的位移和/或速度变化过程。本发明通过雷达等非接触式传感技术，对建筑物特征位置实施实时监测，可实现对建筑物主要结构的位移(形变)变化情况及变化趋势(速度/加速度)进行实时反馈。针对不同的建筑结构，建立其倒塌灾情发生的临界参数模型，就可以实现对建筑倒塌等灾情进行实时预警，降低灾难损失。系统设置的短距探测技术，用于对设备安装平台的运动情况进行监测反馈，可避免因平台自身运动导致的误判(误报)。

Description

可用于建筑结构形变监测的位移监测系统

技术领域

本发明属于监测技术领域，涉及长距离非接触式位移监测技术，具体涉及一种可用于建筑结构形变监测的位移监测系统。

背景技术

建筑物尤其是高层建筑物的倒塌严重危及着人们的公共安全，特别是当建筑物遭受火灾等意外情况时，建筑物倒塌的概率大幅提升，对于处于建筑物内实施人员疏散和急救的消防人员而言，无法预知处于燃烧状态的建筑物是否会发生倒塌，更不能预知何时会发生倒塌。通常，消防人员只能依据经验以及对于现场状况的观察来感知判断，如此，对于处于危险状态的建筑物中的人员而言并无安全预警保障。

通常情况下，建筑物在发生倒塌前会发生不同程度的形变，而形变最主要的特征参量是位移，其他如挠度、倾斜、沉降从本质上说都是位移。在一定程度上，通过测量建筑构件(如承重梁、承重墙等)或整体的位移，可以获知建筑空间维度上的变形，在连续的时间范围内测量，可以获取建筑在时间维度上的变形情况，进而可以根据位移量与时刻关系计算出被监测点的变化速度，以为建筑物是否倒塌及当前趋势提供更准确的情报。然而，由于建筑物尤其是高层建筑体积较大，形变较小，并且需要远距离测量，因此，目前的测量设备很难实现的建筑物形变的精确监测，同时也缺乏利用建筑物的形变进行预警的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于建筑结构形变监测的位移监测系统，用于为火灾现场等特殊环境下以非接触的方式对建筑物的整体或部分结构提供位移及相关参数的实时监测，以为实现建筑倒塌等灾情预警提供技术依据。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可用于建筑结构形变监测的位移监测系统,其特征在于，包括第一探测单元，所述第一探测单元用于监测建筑物被测量点的位移和/或速度；所述第一探测单元包括至少一个长距探测组件，所述探测组件用于获取至少一个被测量点的位移和/或速度变化过程。

优选方案，所述第一探测单元包含多个长距探测组件，所述长距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

优选方案，所述长距探测组件为雷达探头。

优选方案，所述长距探测组件为激光距离探头。

优选方案，所述位移监测系统包括第二探测单元，所述第二探测单元包括至少一个短距探测组件，所述短距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于所述长距探测组件安装平台的位移和/或速度之变化和/或变化过程。

优选方案，所述第二探测单元包括多个短距探测组件，所述短距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各短距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

优选方案，所述短距探测组件为雷达探头、激光距离探头及超声波探头中的任意一种或多种。

优选方案，所述位移监测系统包括第三探测单元，所述第三探测单元包括至少一个中距探测组件，所述中距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于任一中距参考位的位移和/或速度之变化和/或变化过程，所述中距参考位为系统安装环境中相对固定的中距参考位置。

优选方案，所述中距参考位置到所述系统安装位置的距离不小于10米。

优选方案，所述第三探测单元包括多个中距探测组件，所述中距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各中距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过雷达等非接触式传感技术，对建筑物特征位置实施实时监测，可实现对建筑物主要结构的位移(形变)变化情况及变化趋势(速度/加速度)进行实时反馈。针对不同的建筑结构，建立其倒塌灾情发生的临界参数模型，就可以实现对建筑倒塌等灾情进行实时预警，降低灾难损失。系统设置的短距探测技术，用于对设备安装平台的运动情况进行监测反馈，可避免因平台自身运动导致的误判(误报)。中距探测技术的引入进一步降低了报警的误报行为，主要避免了平台安放位置整体位移导致的误报行为。非常有利于临时搭建系统进行监测，适用于火灾等突发情况。

附图说明

图1所示为本发明实施例的位移监测系统构成图示；

图2所述为本发明实施例的位移监测系统设置第二探测单元的原理图示；

附图标记

设备主体1，第一探测单元2，安装支架3，第二探测组件4，建筑物5，被监测点6，被监测点位7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1及图2：

本实施例的一种可用于建筑结构形变监测的位移监测系统,包括第一探测单元，所述第一探测单元用于监测建筑物被测量点的位移和/或速度；所述第一探测单元包括至少一个长距探测组件，所述探测组件用于获取至少一个被测量点的位移和/或速度变化过程。长距探测组件是指能够提供非接触式远距离探测的距离探测器，比如在建筑物周围对建筑物的拟被监测点位实施微小位移探测。具体的说，探测的距离需要达到几十米至几百米，或者千米以上，而探测的精度需要达到毫米、厘米级别。距离探测组件用于探测被测量点至探测装置的距离，通过持续记录，可以计算出被测量点的位移变化情况，生成位移变化曲线，而曲线各数据点的斜率即可反应该时刻被测量点的变化速度。如果需要获取加速度，则通过运算即可简单获得。

优选实施例方案，所述第一探测单元包含多个长距探测组件，所述长距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。设置多个探测组件的目的在于可以实现对多个拟测量点的同时监测，为预测建筑物倒塌提供更全面的信息。设置多自由度的调整座的目的是可根据需要任一调整以适应测量点。非常有利于应用于火灾/灾难现场等临时环境中，通过快速布置实现现场实时预警。

优选实施例方案，所述长距探测组件为雷达探头。雷达探头应用于火灾现场等环境较为有利，不同于光学探测，光学探测容易受燃烧的火焰及烟雾干扰，影响测量结果。

优选实施例方案，所述长距探测组件为激光距离探头。激光探测组件虽然会有受燃烧的火焰及烟雾干扰的不足，但是不易受电磁干扰。可以弥补雷达探头在这方面的不足，所以二者可以结合使用，多个探头可以由激光探头和雷达探头共同组成，更加适用于火灾现场。

优选实施例方案，所述位移监测系统包括第二探测单元，所述第二探测单元包括至少一个短距探测组件，所述短距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于所述长距探测组件安装平台的位移和/或速度之变化和/或变化过程。由于系统主要应用于快速布置场景，所以对场地的选择难免受限。可能会选择三脚架等辅助安装底座，然而辅助安装底座的形变、移动等干扰将导致探头探测数据的不准确，影响探测结果。如果应用于实时报警，则会产生误报，进而可能导致抢险延误等严重后果。所以为了规避上述情况的发生，设置了短距探测组件，短距探测组件只要能满足系统到安装平台的探测距离即可。使用中，如果短距探测组件监测到异常(系统安装位置本身在运动)，则会反馈至系统，以对长距探测组件探测的数据进行处理。处理包括对数据的有效性进行标记，或者通过短距探测组件数据对长距探测组件数据进行纠正。

根据附图所示，系统包含设备主体1以及设备主体1上设置的第一探测单元2，设备主体1整体设置在安装支架3上，安装支架3放置在安装位置如地面。建筑物5上被选定有被监测点6。第二探测组件4在附图实施例中设置在设备主体1的下部，并主要用于监测位于设备主体安装位置的被监测点位7。

优选实施例方案，所述第二探测单元包括多个短距探测组件，所述短距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各短距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。引入调整座的目的与长距探测组件引入调整座的目的相同。

优选实施例方案，所述短距探测组件为雷达探头、激光距离探头及超声波探头中的任意一种或多种。

优选实施例方案，所述位移监测系统包括第三探测单元，所述第三探测单元包括至少一个中距探测组件，所述中距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于任一中距参考位的位移和/或速度之变化和/或变化过程，所述中距参考位为系统安装环境中相对固定的中距参考位置。引入第三探测单元，是因为安装平台/安装位置可能出现整体位移的情况，比如桥梁表面或设有地下室的地平面等安装位置，安装位置本身就可能存在相对于被监测建筑物的位移。然而紧急情况下难以对安装位置做出准确判断。为了避免出现警报误报影响救灾的严重后果发生，引入第三探测单元是为了对安装位置的位移进行监测判断。应用中，中距探测组件会对离安装位置较远的参考点进行实时位移监测，以判断安装位置的位移变化情况。参考点的选择可以根据环境选择相对稳定的对象，如较远处的固定建筑物、地面等。

优选实施例方案，所述中距参考位置到所述系统安装位置的距离不小于10米。当达到10米以上时，才更有利于选择合适的参考点位。

优选实施例方案，所述第三探测单元包括多个中距探测组件，所述中距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各中距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“根部”、“内”、“外”、“外围”、“里侧”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.可用于建筑结构形变监测的位移监测系统,其特征在于，包括第一探测单元，所述第一探测单元用于监测建筑物被测量点的位移和/或速度；所述第一探测单元包括至少一个长距探测组件，所述探测组件用于获取至少一个被测量点的位移和/或速度变化过程，所述长距探测组件是指能够提供非接触式远距离探测的距离探测器;

所述位移监测系统包括第二探测单元，所述第二探测单元包括至少一个短距探测组件，所述短距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于所述长距探测组件安装平台的位移和/或速度之变化和/或变化过程；

所述位移监测系统包括第三探测单元，所述第三探测单元包括至少一个中距探测组件，所述中距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于任一中距参考位的位移和/或速度之变化和/或变化过程，所述中距参考位为系统安装环境中相对固定的中距参考位置；

所述第二探测单元包括多个短距探测组件，所述短距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各短距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

2.根据权利要求1所述的可用于建筑结构形变监测的位移监测系统,其特征在于，所述第一探测单元包含多个长距探测组件，所述长距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

3.根据权利要求1或2所述的建筑结构形变监测的位移监测系统,其特征在于，所述长距探测组件为雷达探头。

4.根据权利要求1或2所述的建筑结构形变监测的位移监测系统,其特征在于，所述长距探测组件为激光距离探头。

5.根据权利要求1所述的建筑结构形变监测的位移监测系统,其特征在于，所述短距探测组件为雷达探头、激光距离探头及超声波探头中的任意一种或多种。

6.根据权利要求1所述的建筑结构形变监测的位移监测系统，其特征在于，所述中距参考位置到所述系统的安装位置的距离不小于10米。

7.根据权利要求1所述的建筑结构形变监测的位移监测系统,其特征在于，所述第三探测单元包括多个中距探测组件，所述中距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各中距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。