CN108038301A - 一种土木工程建筑监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土木工程建筑监测系统,包括内部参数采集模块、外部参数数据采集模块、中央处理器、建筑情况预报模块、专家评估模块、报警模块、传感器数据识别模块、物理模型构建模块、虚拟参数作动器、虚拟参数模块、仿真分析模块。本发明通过对土木工程建筑内应力数据以及加速度数据的采集,结合建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据的采集,实现了建筑情况的全方位监测,系统自带数据分析功能,可实时根据检测到的数据进行建筑结构目前综合情况的输出;通过建筑仿真模型的构建,实现了对建筑的后续情况的预测和仿真分析,可以及时发现建筑结构中产生的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑监测系统,具体涉及一种土木工程建筑监测系统。
背景技术
目前,对建筑结构的监测,大多通过监测人员通过例如目测法、发射光谱法、声发射法、回弹法、渗漏试验法、脉冲回波法、射线法等方法进行周期性检测。普遍存在以下缺陷:
1、数据整体性差,只是对结构的局部特征进行监测,无法实现数据之间的关联性;
2、所检测到的数据均为静态数据,建筑后期的发展情况会怎么样,以及这些变形数据会带来的安全隐患都无法进行预测分析;
3、实时性差,要经过后期处理才能知道建筑结构目前的状态,不能实时的监测,效率较低。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种土木工程建筑监测系统,通过对土木工程建筑内应力数据以及加速度数据的采集,结合建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据的采集,实现了建筑情况的全方位监测,系统自带数据分析功能,可实时根据检测到的数据进行建筑结构目前综合情况的输出;通过建筑仿真模型的构建,实现了对建筑的后续情况的预测和仿真分析,可以及时发现建筑结构中产生的问题。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种土木工程建筑监测系统,包括
内部参数采集模块,由浇注在建筑结构内的若干传感器节点构成,用于建筑内应力数据、加速度数据的采集,并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器;
外部参数数据采集模块,用于进行建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据的采集,并将采集到的数据通过手机APP输入共享至中央处理器;
中央处理器,用于接收内部参数采集模块、外部参数数据采集模块所接收到的数据,并将这些数据用其对应的建筑基本信息进行标记后发送到数据库进行储存,将完成标记的数据发送到建筑情况预报模块和专家评估模块;还用于将接收到的数据转换成物理模型构建模块所能识别的数据格式发送到物理模型构造模块;用于根据人机交互模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示;用于接收人机交互模块输入的控制命令,并按照预设的算法将其发送到指定的模块;还用于用户注册、权限管理和密码修改;
建筑情况预报模块,采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元,利用采集到的电力信息、电力工况数据生成短期电力情况预报信息,供调度决策模块使用;
专家评估模块,内储存各类典型的建筑内应力数据、加速度数据、沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据及其所可能带来的建筑安全隐患模型;用于将接收到的数据单独并通过多种组合方式组合后与所存储的数据进行类似度对比,并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后,以表格的形式发送给显示屏;
物理模型构建模块,用于通过Simulink搭建相关电气设备的仿真分析模型;
虚拟参数作动器,用于驱动参数变化的,与Simulink中的各元素建立关系后,可以在指定的范围内对参数进行变动,从而可以驱动仿真分析模块针对不同的参数进行计算求解;
虚拟参数模块,用来在仿真分析模型中插入的可以直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元;
仿真分析模块,用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法;
虚拟参数作动器驱动仿真算法和/仿真方法循环执行并将结果反馈给仿真分析模块,所述仿真分析模块自动提取数据给虚拟参数模块,所述虚拟参数模块接收并自动显示结果。
优选地,所述虚拟参数作动模块用于输入可以分解为设计变量、设计目标以及设计约束的参数,所有的设计变量、设计目标以及设计约束均与仿真分析模块中相关元素有着直接或间接的对应关系。
优选地,还包括一报警模块,该报警模块包括
语音报警模块,用于根据建筑情况预报模块发送的控制命令发出语音报警;
短信编辑发送模块,用于根据建筑情况预报模块发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端,发送的短信至少包括建筑所在位置、可能发生的安全隐患和发生的概率,以及目前内部参数采集模块所检测到的数据。
优选地,还包括一传感器数据识别模块,用于进行所接收到的内应力数据以及加速度数据内对应的北斗定位数据的识别,从而完成传感器节点工作状态的判定,一旦未检测到对应的传感器节点所对应的的北斗定位数据,则启动预警模块,发送该功能检测模块的代码到指定的移动终端。
优选地,所述系统基于最小跳数的无线传感器网络自组织路由协议,所有节点只需记忆自己的上行转发队列和最小跳数,就可以实现信息路由。
优选地,所述中央处理器内设有一PID调制模块,用于进行数据分析软件的编程和添加。
优选地,所述内部参数采集模块通过电源线电性连接有一太阳能电池板,该太阳能电池板黏贴设置在建筑体的外墙壁上。
本发明具有以下有益效果:
通过对土木工程建筑内应力数据以及加速度数据的采集,结合建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据的采集,实现了建筑情况的全方位监测,系统自带数据分析功能,可实时根据检测到的数据进行建筑结构目前综合情况的输出;通过建筑仿真模型的构建,实现了对建筑的后续情况的预测和仿真分析,可以及时发现建筑结构中产生的问题,也可以将各种治理方案转换成参数后作用于所建立的物理模型,实现了治理方案的合理选择。
附图说明
图1为本发明实施例一种土木工程建筑监测系统的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明实施例提供了一种土木工程建筑监测系统,包括
内部参数采集模块,由浇注在建筑结构内的若干传感器节点构成,用于建筑内应力数据、加速度数据的采集,并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器;所述内部参数采集模块通过电源线电性连接有一太阳能电池板,该太阳能电池板黏贴设置在建筑体的外墙壁上;
外部参数数据采集模块,用于进行建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据的采集,并将采集到的数据通过手机APP输入共享至中央处理器;
中央处理器,用于接收内部参数采集模块、外部参数数据采集模块所接收到的数据,并将这些数据用其对应的建筑基本信息进行标记后发送到数据库进行储存,将完成标记的数据发送到建筑情况预报模块和专家评估模块;还用于将接收到的数据转换成物理模型构建模块所能识别的数据格式发送到物理模型构造模块;用于根据人机交互模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示;用于接收人机交互模块输入的控制命令,并按照预设的算法将其发送到指定的模块;还用于用户注册、权限管理和密码修改;
建筑情况预报模块,采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元,利用采集到的电力信息、电力工况数据生成短期电力情况预报信息,供调度决策模块使用;
专家评估模块,内储存各类典型的建筑内应力数据、加速度数据、沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据及其所可能带来的建筑安全隐患模型;用于将接收到的数据单独并通过多种组合方式组合后与所存储的数据进行类似度对比,并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后,以表格的形式发送给显示屏;
报警模块,该报警模块包括
语音报警模块,用于根据建筑情况预报模块发送的控制命令发出语音报警;
短信编辑发送模块,用于根据建筑情况预报模块发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端,发送的短信至少包括建筑所在位置、可能发生的安全隐患和发生的概率,以及目前内部参数采集模块所检测到的数据。
传感器数据识别模块,用于进行所接收到的内应力数据以及加速度数据内对应的北斗定位数据的识别,从而完成传感器节点工作状态的判定,一旦未检测到对应的传感器节点所对应的的北斗定位数据,则启动预警模块,发送该功能检测模块的代码到指定的移动终端。
物理模型构建模块,用于通过Simulink搭建相关电气设备的仿真分析模型;
虚拟参数作动器,用于驱动参数变化的,与Simulink中的各元素建立关系后,可以在指定的范围内对参数进行变动,从而可以驱动仿真分析模块针对不同的参数进行计算求解;
虚拟参数模块,用来在仿真分析模型中插入的可以直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元;
仿真分析模块,用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法;
虚拟参数作动器驱动仿真算法和/仿真方法循环执行并将结果反馈给仿真分析模块,所述仿真分析模块自动提取数据给虚拟参数模块,所述虚拟参数模块接收并自动显示结果。
所述虚拟参数作动模块用于输入可以分解为设计变量、设计目标以及设计约束的参数,所有的设计变量、设计目标以及设计约束均与仿真分析模块中相关元素有着直接或间接的对应关系。
所述系统基于最小跳数的无线传感器网络自组织路由协议,所有节点只需记忆自己的上行转发队列和最小跳数,就可以实现信息路由。
所述中央处理器内设有一PID调制模块,用于进行数据分析软件的编程和添加。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,包括
内部参数采集模块,由浇注在建筑结构内的若干传感器节点构成,用于建筑内应力数据、加速度数据的采集,并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器;
外部参数数据采集模块,用于进行建筑沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据的采集,并将采集到的数据通过手机APP输入共享至中央处理器;
中央处理器,用于接收内部参数采集模块、外部参数数据采集模块所接收到的数据,并将这些数据用其对应的建筑基本信息进行标记后发送到数据库进行储存,将完成标记的数据发送到建筑情况预报模块和专家评估模块;还用于将接收到的数据转换成物理模型构建模块所能识别的数据格式发送到物理模型构造模块;用于根据人机交互模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示;用于接收人机交互模块输入的控制命令,并按照预设的算法将其发送到指定的模块;还用于用户注册、权限管理和密码修改;
建筑情况预报模块,采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元,利用采集到的电力信息、电力工况数据生成短期电力情况预报信息,供调度决策模块使用;
专家评估模块,内储存各类典型的建筑内应力数据、加速度数据、沉降参数、位移参数、倾斜度参数、裂缝参数和扰度参数数据及其所可能带来的建筑安全隐患模型;用于将接收到的数据单独并通过多种组合方式组合后与所存储的数据进行类似度对比,并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后,以表格的形式发送给显示屏;
物理模型构建模块,用于通过Simulink搭建相关电气设备的仿真分析模型;
虚拟参数作动器,用于驱动参数变化的,与Simulink中的各元素建立关系后,可以在指定的范围内对参数进行变动,从而可以驱动仿真分析模块针对不同的参数进行计算求解;
虚拟参数模块,用来在仿真分析模型中插入的可以直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元;
仿真分析模块,用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法;
虚拟参数作动器驱动仿真算法和/仿真方法循环执行并将结果反馈给仿真分析模块,所述仿真分析模块自动提取数据给虚拟参数模块,所述虚拟参数模块接收并自动显示结果。
2.根据权利要求1所述的一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,所述虚拟参数作动模块用于输入可以分解为设计变量、设计目标以及设计约束的参数,所有的设计变量、设计目标以及设计约束均与仿真分析模块中相关元素有着直接或间接的对应关系。
3.根据权利要求1所述的一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,还包括一报警模块,该报警模块包括
语音报警模块,用于根据建筑情况预报模块发送的控制命令发出语音报警;
短信编辑发送模块,用于根据建筑情况预报模块发送的控制命令发送预警短信至指定的移动终端。
4.根据权利要求3所述的一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,发送的短信至少包括建筑所在位置、可能发生的安全隐患和发生的概率,以及目前内部参数采集模块所检测到的数据。
5.根据权利要求1所述的一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,还包括一传感器数据识别模块,用于进行所接收到的内应力数据以及加速度数据内对应的北斗定位数据的识别,从而完成传感器节点工作状态的判定,一旦未检测到对应的传感器节点所对应的的北斗定位数据,则启动预警模块,发送该功能检测模块的代码到指定的移动终端。
6.根据权利要求1所述的一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,所述系统基于最小跳数的无线传感器网络自组织路由协议,所有节点只需记忆自己的上行转发队列和最小跳数,就可以实现信息路由。
7.根据权利要求1所述的一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,所述中央处理器内设有一PID调制模块,用于进行数据分析软件的编程和添加。
8.根据权利要求1所述的一种土木工程建筑监测系统,其特征在于,所述内部参数采集模块通过电源线电性连接有一太阳能电池板,该太阳能电池板黏贴设置在建筑体的外墙壁上。
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