CN108350700A - 用于控制建筑物竖直位置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于控制建筑物的竖直位置的系统和方法。在一种布置中，提供了一种系统，其中顶升系统能够相对于支撑建筑物重量的基础结构竖直移动建筑物，并且顶升系统包括至少一个螺旋千斤顶。在另一种布置中，提供了一种系统，其中控制器响应于输入到控制器的关于建筑物内或周围的环境的一个或多个物理性质的数据而使用顶升系统来控制建筑物的竖直位置。

Description

用于控制建筑物竖直位置的系统和方法

技术领域

本发明涉及控制建筑物的竖直位置，特别是用于响应洪水或洪水风险。

背景技术

不断增加的人口使得需要尽可能地利用所有可用的土地。这导致了在不太理想的地点进行建筑的压力，包括在易发生洪水的地区。许多现有的建筑物已经位于这些地区。据估计，2001年至2011年期间，英国在洪泛平原或洪灾风险区建造了20万所住宅房屋。由于缺乏合适的土地来建设经济适用住房，因此有必要研究如何让更多的土地适于建筑，而且最重要的还是可以获得保险的。洪水是不可预测的，并且在洪水发生时可能造成重大损失。生活在易发洪水地区的人们可能会发现获取保险很难或者很昂贵。在欧洲的许多地区，强降水事件可能会更加频繁，在全排放的情况下，与二十世纪相比，海平面上升预计会加速。这个的结果将导致洪水增加，预计会造成重大破坏，导致成千上万的家庭流离失所以及商业无法进行贸易。仅英国保险公司的洪水成本就是每年约10亿英镑。欧盟仅在2013年的损失估计为170亿英镑。

以前防止建筑物遭受洪水的努力可以分为三个方面：抵御洪水、适应洪水和避开洪水。

抵御洪水是防止洪水进入建筑物并损坏其构造。例子包括沙袋、地面泵、水管上的止回阀和密封门。这些可能在短时间内合理运行，但可能遭遇相当深度(500毫米以上)的洪水的房屋不能采取此类抵御洪水的措施，因为房屋可能因静水压力而倒塌。

适应洪水包括以这样的方式建造建筑物：尽管洪水可能进入建筑物，但其影响被减少(即不会造成永久性损坏，保持结构完整性并且便于干燥和清洁)。被洪水损坏的元件被设计成容易修理或更换。

避开洪水包括使得建筑物及其环绕物(工地级别)的建造方式能够避免其被洪水淹没，例如在洪水风险区以外建造建筑物。其他方法包括在高桩上搭建房屋。然而，当没有洪水时，永久性的抬高型建筑物无论对于业主还是邻居而言可能会很不雅观。这样的项目的规划许可证可能很难或无法获得。

发明内容

本发明的目的是提供一种替代方法来促进更安全和/或更多地使用易发洪水的区域来建造建筑物。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制建筑物的竖直位置的系统，包括：顶升系统，该顶升系统能够相对于支撑建筑物的重量的基础结构竖直移动建筑物，其中顶升系统包括至少一个螺旋千斤顶。

因此，提供了一种系统，其中建筑物相对于基础结构的竖直位置可以变化，例如可以将建筑物升高到洪水之上。使用顶升系统(而不是永久性升高的解决方案，例如高桩)意味着竖直位置可以动态改变。建筑物只有在洪水风险增加时才需要升高。当洪水风险低时，建筑物可以降低。因此，建筑物处于可能不美观的升起状态的时间可以被最小化。因此，对邻居的影响减少，更有可能获得规划许可证。

许多顶升系统可用于升高重物。本申请的发明人已经认识到，基于螺旋千斤顶的顶升系统相对于更常见类型的顶升系统(例如液压系统)而言提供了特别有效的解决方案。已知螺旋千斤顶用于升高中等载荷(例如汽车)和用于保持较大的载荷(但由于高负载下与螺旋千斤顶的致动相关的高摩擦，通常不用于升高较大载荷)。本申请的发明人已经认识到，螺旋千斤顶当在协调(即，具有同步操作的多个螺旋千斤顶)的系统中使用时能够用于升高较大的负载。本申请的发明人还认识到，螺旋千斤顶相对于液压千斤顶的替代选项存在明显的优势，该液压千斤顶可能会被考虑用于升高诸如建筑物的重物。一个特别的优点是螺旋千斤顶避免了与液压系统相关的维持恒定压力的困难，特别是在需要并联使用多个千斤顶的情况下。可以减少顶升力的时间或空间变化，该顶升力的时间或空间变化可能对建筑物施加潜在的破坏应力。此外，螺旋千斤顶需要相对较少的维护，并且在各种运行条件下长期可靠，使其适用于建筑物下方难以进入的区域，这些区域的运行条件在一年中可能会发生显著变化(包括洪水、冻结和大的温度变化)。可以提供在完成10万次以上顶升的期间不需要维修的螺旋千斤顶。可以提供专门设计用于水下工作的螺旋千斤顶。螺旋千斤顶的自锁提高了安全性和稳定性。螺旋千斤顶的顶升空间精度极高，这确保了对建筑施加均匀的力。使用螺旋千斤顶可以实现整个升高过程中的典型精度优于1mm。可以轻松构建不同尺寸的螺旋千斤顶以适应要顶升的建筑物的尺寸和重量。从5吨到100吨(约5kN到1MN+)的容量是可能的。具有相同性能的多个螺旋千斤顶可以很容易地构造，允许使用更小和更便宜的单个千斤顶并有助于均匀分散顶升力，从而减少施加在建筑物上的应力。此外，螺旋千斤顶本身比液压系统更环保，因为它们不含任何有毒液压油。顶升系统还特别适合于以这样的方式实施，即当不使用该系统时，建筑物结构的美观度相对于顶升系统不存在时不会发生改变。

在一个实施例中，所述至少一个螺旋千斤顶包括多个螺旋千斤顶，并且所述顶升系统包括耦合机构，所述耦合机构被构造成当由单个动力源驱动时使多个螺旋千斤顶中的所有以相同的速率升高或降低。螺旋千斤顶让自身特别适合以这种方式耦合在一起。例如，每个螺旋千斤顶可以具有相同的螺距并且当被驱动时使得螺旋千斤顶的螺杆相对于螺纹以相同的速度旋转。这种布置使得可以均匀且可靠地施加顶升力，从而最小化对建筑物造成应力的风险。

在一个实施例中，多个螺旋千斤顶中的每一个固定地附接到基础结构。这确保了千斤顶不会滑移，并且减少了因不均衡受力而对建筑物造成的损坏。在基础结构包括多个桩的情况下，每个螺旋千斤顶可以固定地附接到不同的一个桩和/或被定位在不同的一个桩的竖直上方。因为桩被深埋入地下，所以桩对于洪水多发地区是基础结构的有利的子结构，从而即使在洪水期间也能提供坚实的支撑。例如，将螺旋千斤顶固定在桩上，使得每个螺旋千斤顶位于桩的竖直上方，从而确保千斤顶具有支撑建筑物重量的坚固基础。降低因不均衡受力而造成建筑物损坏的风险。此外，这样的系统具有很强的适应性，可以适配于许多预先存在的结构或正在建造的结构。然而，任何基础结构都可以与螺旋千斤顶一起使用。

在一个实施例中，该系统还包括远程设备，该远程设备被配置成向用户提供界面以远程控制顶升系统的操作。因此，用户可以控制建筑物的竖直位置，而不管用户是否在建筑物内或处于建筑物的位置。例如，如果用户在工作或休假时，如果洪水风险很高，用户仍然可以升高建筑物，而不必返回到建筑物。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制建筑物的竖直位置的系统，包括：顶升系统，该顶升系统能够相对于支撑建筑物重量的基础结构竖直移动建筑物；以及控制器，被配置为响应于输入到控制器的关于建筑物内或周围的环境的一个或多个物理特性的数据而使用顶升系统来控制建筑物的竖直位置。

在洪水风险或洪水状态发生变化的情况下，系统可以具有一定的自动化程度来升高或降低建筑物，而不一定需要用户的任何直接输入。因此，洪水灾害的风险可以被保持在较低的水平，同时最大限度地减少建筑物处于升起状态的时间，并且最大限度地减少用户在场和/或直接参与的要求。相对于手动改变建筑物竖直位置的替代方式，即使在洪水期间，此种方式的可靠性也得到改善，并且建筑物的平均竖直位置可以被降低。因此减少了顶升过程造成的不美观。

在一个实施例中，系统还包括一个或多个传感器，关于环境的一个或多个物理性质的数据包括从该一个或多个传感器获得的数据。该一个或多个传感器可以被配置为测量用于指示当前洪水状态或指示未来洪水状态的建筑物位置处的环境的物理特性(例如，水位、温度、空气湿度或地面湿度)。传感器使系统能够自动和可靠地响应洪水风险或洪水状态的变化。

在一个实施例中，控制器还被配置为将从一个或多个传感器接收到的数据传输到远程设备。可以在远程设备处处理数据，例如计算洪水的风险，并且可以将由该处理产生的数据发送回控制器。可选地或附加地，数据可以显示给远程设备处的用户，远程设备处的用户可以使用该数据来决定如何远程控制顶升系统(例如通过升高或降低建筑物以分别响应于洪水风险或洪水状态的增加或减少)。远程设备还可以获得其他数据，例如气象数据，以帮助用户进一步进行决策制定过程。远程设备可以是经由网络(互联网、蜂窝网络等)连接到控制器的计算机或移动设备(电话、平板电脑等)。

在一个实施例中，控制器使用的物理特性包括水位。水位可以是在建筑物处或靠近建筑物的位置测量的水位。水位可能是地面以上或地面以下的水位。如果水位上升，控制器可以计算是否通过升高建筑物来应对。如果水位下降，则控制器可以通过计算是否降低建筑物来做出响应。使用传感器测量水位(可以连续执行或以短的时间间隔执行)，可以使控制器可靠地对洪水风险或洪水状态的变化做出响应，并防止洪水损坏。

在一个实施例中，由控制器使用的物理性质包括温度。洪水可以处于与空气或干燥地面不同的温度和/或以与空气或干燥地面不同的方式来耦合于温度传感器(例如，具有不同的导热率)。温度传感器的输出的变化因此可以指示在传感器的位置处存在洪水，由此提供关于洪水风险或洪水状态的信息。因此，温度测量结果可能有助于直接防止洪水灾害。另外地或可选地，温度测量结果也可能与建筑物的竖直位置因其他原因而如何改变有关。例如，当温度下降至接近于或低于0摄氏度时，在密闭空间(例如水管)中的水冻结成为可能，这可能导致堵塞和损坏。基于建筑物的结构，房屋下面的区域暴露于环境的低温下的程度可能取决于建筑物的高度。例如，在较高的位置，建筑物的下方可能倾向于更加暴露于低温，因此增加了不期望的结冰的风险，特别是在建筑物的下部区域。在建筑物的较高位置建筑物的供暖成本也可能更高。向控制器输入温度测量结果允许控制器通过调整竖直位置被控制的方式来响应于由发明人识别出的这些风险。例如，在由较低温度测量值指示的寒冷天气中，控制器可以被配置成使得响应于增加的洪水风险或状态而使建筑物升高的量相比于在较暖的天气中使建筑物升高的量而言较低。洪水风险可以被保持在可接受的低水平，同时也可以降低因冻结而造成损坏的风险和/或降低供热成本。

在一个实施例中，物理性质包括空气湿度。由传感器测量的空气湿度水平可以提供洪水风险的早期指示，例如，使得控制器甚至可以在水位达到测量空气湿度的传感器之前做出响应。

在一个实施例中，物理性质包括地面湿度。在非常高的地面湿度值下，可以推断地下水位已经到达测量地面湿度的传感器。较低的地面湿度水平可以提供相对于测量地面湿度的传感器而言地面水位在下方有多远的指示，由此允许控制器对上升的地下水位做出早期反应。

在一个实施例中，关于环境的一个或多个物理性质的数据包括由控制器从提供气象数据的外部数据源获得的信息。气象数据可能包括洪水警报、天气预报以及与当前环境条件和预测的环境条件有关的其他信息，例如降水、云层、水位、温度、风力和湿度。

在一个实施例中，该系统还包括连接致动器，该连接致动器被配置成选择性地将通向建筑物的外部服务供应线与建筑物连接和断开，其中连接致动器可由控制器控制。外部服务供应线可以包括以下中的一个或多个：电力供应线、天然气供应线、供水管线、排水管线。因此，控制器能够选择性地降低由于外部供应管线破损而造成损坏或事故的风险，否则可能在建筑物被升高到一定水平以上时或者在环境条件使得这种破损的风险升高时(例如在极冷的条件下)导致损坏或事故的风险。控制器可以被配置为对来自一个或多个传感器的输入做出响应(例如通过在连接致动器处将服务供应管线从建筑物断开来做出响应)，该一个或多个传感器被配置为检测位于连接致动器下游的服务供应管线的破损。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制建筑物的竖直位置的方法，包括：使用包括至少一个螺旋千斤顶的顶升系统相对于支撑建筑物重量的基础结构来竖直地移动建筑物。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制建筑物的竖直位置的方法，包括：使用顶升系统相对于支撑建筑物的重量的基础结构来竖直地移动建筑物，其中控制器响应于输入到控制器的关于建筑物内或周围的环境的一个或多个物理性质的数据来控制顶升系统。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中对应的附图标记指示对应的部件，并且其中：

图1是用于控制建筑物的竖直位置的系统的建筑物和各组件的示意性侧视剖视图；

图2描绘了图1的系统的各组件之间的通信；

图3描绘了用于控制建筑物的竖直位置的系统，其中气象数据由外部数据源提供，并且远程设备被配置为与位于建筑物处的系统的控制器通信；以及

图4是连接多个螺旋千斤顶的耦合机构的示意性俯视剖视图。

图5是顶升稳定系统的透视图。

图6是顶升稳定系统的俯视剖视图。

图7是轴承的透视图。

具体实施方式

在一个实施例中，提供了系统1，用于控制建筑物2相对于支撑建筑物2的重量的基础结构16的竖直位置。建筑物可以是房屋、车库、桥梁或任何其他类型的永久或临时结构。这种实施例的例子在图1-4中示出并在下面讨论。

通常，如图1-4的示例(参见图1和图4)所示，建筑物2将包括并入建筑物2的下部或位于建筑物2的正下方的平台6。在没有用于控制建筑物2的竖直位置的系统时，平台6将直接接合基础结构16。平台6可以包括例如由混凝土、玻璃增强塑料或钢制成的环梁。平台6的结构将取决于建筑物2的具体尺寸和形状，但应该是以均匀的方式支撑建筑物2的重量，使得可以通过仅仅对平台6施加力来升高和降低建筑物2，而不会将损坏性应力(例如大的剪应力)传递到建筑物2的其余部分。

在一个实施例中，基础结构16包括沉入地下的材料。基础结构16可以是条形地基或者可以包括一个或多个桩。在图1-4所示的例子中，基础结构16包括多个桩。在有洪水危险的地区建造桩尤其适合，因为它们在这些情况下倾向于打下比条形地基更坚实的基础。桩可以由混凝土或任何其他合适的材料形成。桩可以位于平台6下方的至关重要的负载点处，以便使用相对较少数量的大桩(与使用大量更均匀分布的小桩相反)有效地分配建筑物2的重量。使用少量的大桩提供了有效的基础，并且更适合与以下讨论的顶升系统集成。

用于控制建筑物2的竖直位置的系统包括能够使建筑物2相对于基础结构16竖直移动的顶升系统。基础结构16通常将相对于地面固定。相对于基础结构16移动建筑物2因此使建筑物2相对于地面移动。

在一个实施例中，顶升系统包括至少一个螺旋千斤顶8。术语螺旋千斤顶被理解为包括所谓的增量螺旋千斤顶。螺旋千斤顶8是其中通过在相的配合螺纹内转动螺杆(例如丝杠)获得顶升力的一种千斤顶。螺旋千斤顶可以提供高度恒定的顶升力并且自锁。如前面在说明书的介绍部分中所讨论的，螺旋千斤顶在动态改变建筑物的竖直位置的情况下具有各种优点。然而，其他类型的千斤顶，例如液压千斤顶，可用于在这里讨论的任何布置中代替螺旋千斤顶。

在一个实施例中，图4中示出了其示例，至少一个螺旋千斤顶8包括多个螺旋千斤顶8，并且顶升系统包括耦合机构25(例如传动系统)，该耦合机构25被配置为使多个螺旋千斤顶8中的所有在由单个动力源23(例如电动机)驱动时以相同的速率上升或下降。耦合机构25例如可以允许动力源23同时驱动所有的螺旋千斤顶8并使得螺旋千斤顶8的螺杆在升高或下降过程中以相同的速率旋转。使用这种耦合机构25和单个动力源23有助于确保所有点处的均匀升高速率，从而最小化对建筑物2的损坏风险。或者，可提供一个或多个动力源23以致动不同组的支持相同结构的螺旋千斤顶8。例如，每个螺旋千斤顶8或每组螺旋千斤顶可以设置一个电动机。因此可以提供同步的支撑系统。

在一个实施例中，每个螺旋千斤顶8固定地附接在基础结构16上。因此千斤顶外套可以是静止的并且其螺杆是竖直可延伸的。螺旋千斤顶8也可以固定地附接在建筑物2上，例如固定在平台6上。以这种方式，可以提供更可靠的系统，因为千斤顶更易于维修并且不易遭受水侵蚀。螺杆可以固定地附接在地基上，千斤顶可以上下移动螺杆以改变建筑物的竖直位置。与基础结构16和建筑物2中的任一个或两者的附接可以使用各种手段进行，例如使用螺栓或通过将一部分螺旋千斤顶沉入混凝土或其他用于形成或附接到基础结构16或建筑物2的材料。当其就位时，建筑物2的重量由千斤顶8支撑。基础结构16因此通过千斤顶8支撑建筑物2的重量。其中一个千斤顶的至少一部分可以被封闭在建筑物内，例如在腔壁内。在一个或多个千斤顶的一部分伸出到建筑物外部的情况下，伸出部分可以被封闭在遮盖件内。因此可以提供更可靠的系统，其不易受残骸碎片损害。遮盖件可以可选地是可缩回的，以便仅覆盖千斤顶的任何暴露部分。

在基础结构16包括多个桩的实施例中，可以提供多个螺旋千斤顶8，其中每个桩上方设有至少一个螺旋千斤顶8。图4中示出了这样的实施例的示例。这里，建筑物2的平台6的轮廓由虚线示意性地示出。在一个实施例中，多个桩(不一定是所有的桩)中的每一个上仅设有一个螺旋千斤顶8。在一个实施例中，建筑物2下方存在的每个桩上都是仅设有一个螺旋千斤顶8(如图4的示例中)。螺旋千斤顶8可以或可以不直接(即与其接触)固定地附接在它们所处的桩上。例如，在一个实施例中，螺旋千斤顶8和桩之间设有地面梁。

在图5所示的实施例中，系统还包括一个或多个刚性竖直构件40。每个千斤顶8和刚性竖直构件40可以可选地位于建筑物内部。以这种方式可以提供更周全的建筑物竖直定位系统。每个刚性竖直构件40可以优选地包括固定到基础结构44的刚性竖直通道42。一个或多个轴承46可以优选地位于刚性竖直通道42和建筑物2之间。轴承46可以固定地附接到建筑物2或平台6。在该一个或多个轴承和刚性竖直通道之间优选存在间隙。例如，当建筑物2没有受到任何侧向力时，在该一个或多个轴承46与刚性竖直通道42之间可能存在1mm的间隙。该一个或多个轴承46可以优选地离开刚性竖直通道42定位，并且构造成当轴承46的位置从目标横向位置偏离阈值量时压靠通道42的表面48，从而通过刚性竖直构件40将横向稳定力传递到建筑物2。因此可以提供更可靠和更安全的系统。例如，风力或潮汐冲击可能在升高期间或在处于固定的竖直位置时对建筑物2施加显著的侧向力。这些侧向力可能对建筑物2造成很大的应变并且在千斤顶8上产生不均匀的负载。通过一个或多个轴承46提供横向稳定力，刚性竖直通道42可以使建筑物结构上的任何应力最小化，并且确保每个千斤顶8承载相等的载荷。这不仅延长千斤顶8的使用寿命，而且当存在强大的外部侧向力时使建筑物2的任何损坏最小化，并且使得能够使用较小容量(并且因此更便宜和/或更紧凑)的千斤顶8。如果轴承46不与刚性竖直通道42持续接触，则还有其他优点。例如，轴承46和刚性竖直通道42之间的摩擦力缺失降低了运行千斤顶8的动力源23上的负载，并且轴承46和刚性竖直通道42之间的间隙使异物引起系统堵塞的风险最小化。因此，可以提供更可靠、更安全、更便宜和/或更紧凑的系统，该系统在建筑物静止时以及被竖直重新定位时都能使得对建筑物2的损坏最小化。

如图6和图7所示，每个轴承46可以包括多个部件50、52。每个轴承部件50、52可以设置为当建筑物的横向位置在目标横向位置以外时与刚性竖直通道的不同部分接合。例如，每个轴承46可以包括一个或多个可旋转地与刚性竖直通道42的不同表面54、56接合的部件。在刚性竖直通道42包括底表面54和侧表面56的情况下，轴承46可以包括可旋转地与底表面54接合的第一部件50以及可旋转地与侧表面56接合的第二部件52。因此可以设置可旋转地与刚性竖直通道的一个或多个表面接合的单个轴承。每个轴承46可以是轴向/径向轴承(有时称为温克尔(Winkel)轴承)。单轴承46的使用使得该系统更紧凑、更可靠且更易于安装到预先存在的结构中。

在一个实施例中，系统还包括控制器4。该控制器响应于关于建筑物2内或周围的环境的一个或多个物理性质的数据而使用顶升系统来控制建筑物2的竖直位置。在控制器4本身没有产生数据的情况下(例如通过控制器4处的传感器)，通过导线或使用无线传输将数据输入到控制器4。

在一个实施例中，系统包括一个或多个传感器18。该一个或多个传感器获取关于建筑物2内或周围的环境的一个或多个物理特性的数据，并将数据发送到控制器4(如果该一个或多个传感器18不构成控制器4的一部分)。该一个或多个传感器18可以位于建筑物2附近，例如建筑物2的下方，或者位于属于建筑物2的土地上，例如花园中。该一个或多个传感器18可以以短的时间间隔或连续进行测量。该一个或多个传感器18可以测量以下中的一个或多个：水位、温度、空气湿度和地面湿度。可以提供相同类型的多个传感器用于冗余。从而，如果某个特定类型的一个传感器发生故障，则可以使用另一个传感器进行测量。本说明书的介绍部分讨论了与这些测量参数中的每个相关的优点。

图2示出了其中系统包括控制器4、多个千斤顶8和多个传感器18的实施例的示例性通信架构。控制器4、千斤顶和传感器18之间的连接可以是有线或无线的。

在一个实施例中，一个或多个传感器18包括用于测量水位的电导式液位传感器。液位传感器可以包括钛或不锈钢棒或非铁材料。备选地或附加地，可以使用可浸入水中的压力换能器来检测水和/或测量水位。使用这种杆和其他测量机构的各种液位传感器在本领域中是已知的。液位传感器，包括那些包含钛或不锈钢棒的传感器，不仅可以检测水位，还可以提供有关温度和水位上升速率的信息。

控制器4可以被配置成响应于指示洪水风险或洪水状态的变化(例如，由一个或多个传感器18测量的水位12的变化)的数据而自动升高或降低建筑物2。在一个实施例中，控制器4改变建筑物2的竖直位置，直到建筑物2的洪水敏感区域完全高于现有水位12或高于在不久的将来预计将达到的水位12，而不会过度地抬升建筑物2。在一个实施例中，控制器4计算建筑物2应升高至或降低至的竖直位置。在一个实施例中，控制器4包括手动超驰控制的功能以允许用户选择与控制器4已经选择的竖直位置不同的竖直位置。控制器4还可具有不能被系统或用户绕过的预设最大和最小竖直位置。例如，控制器4可能不允许建筑物的竖直位置被设置为高于地平面2m以上。因此可以提供更安全的系统。控制器4可以进一步被配置为当建筑物2的竖直位置正被改变时向附近的人们提供警告。例如，控制器可以被配置成如果检测到洪水或建筑物处于运动中则会发出警报声和/或闪烁光线。控制器可以可选地被配置为针对系统的不同状态显示不同的彩色光。例如，当建筑物2的竖直位置正在增加时可以显示第一颜色，并且当建筑物2的竖直位置正在减小时可以显示第二颜色。第一种颜色可以可选地为红色，并且第二种颜色可以可选地为黄色。

可以在控制器4中使用各种算法。下面讨论示例方法。

在一个实施例中，在控制器4基于输入到控制器4的数据确定出如果建筑物2在第一参考时间段期间保持在第一竖直位置则洪水到达建筑物2内的第一参考点的概率超过第一预定阈值概率的条件下，使得建筑物2的竖直位置从第一竖直位置上升到第二竖直位置。第一参考点可以是建筑物2上的任何点，但是可以优选地是特别不希望洪水到达的点。例如，第一参考点可以处在或靠近标志着建筑物的不会被洪水显著损坏的区域与建筑物的会被洪水显著损坏的区域(例如，处在或靠近起居空间)之间的边界的位置。

第二竖直位置可以被选择为使得如果建筑物2在第一参考时间段期间保持在第二竖直位置则洪水到达建筑物2中的第一参考点的概率小于第二预定阈值概率。

在同一个或另一个实施例中，在控制器4基于输入到控制器4的数据确定出如果建筑物2在第二参考时间段期间保持在第四竖直位置则洪水到达建筑物2中的第二参考点的概率小于第三预定阈值概率的条件下，使得建筑物2的竖直位置从第三竖直位置降低到第四竖直位置。

在一个实施例中，物理特性包括温度，并且在控制器4确定出建筑物2应该被升高(即，应被定位在比最低位置更高的竖直位置处)的情况下，例如因为否则的话会存在洪水损坏的风险，使得当温度被确定为低于预定温度阈值时建筑物被升高到的高度低于当温度被确定为高于预定温度阈值时建筑物被升高到的高度。例如，预定温度可以在0摄氏度或接近0摄氏度。控制建筑物2的竖直位置以使建筑物2在寒冷天气时位置较低从而可以降低由于冻结水而造成损坏的风险和/或减少供暖费用，特别是在建筑物2在最低位置之上被升高得越多则寒流可能进入建筑物2下面的区域的程度会更大的情况下。例如，预定温度阈值可以是在-10和5摄氏度之间的值，可选地在-5和5摄氏度之间，可选地在-2和2摄氏度之间。

在一个实施例中，控制器4可以被配置成将建筑物的竖直位置保持在高于水位的恒定高度。以这种方式，控制器4可以在洪水发生时自动升高建筑物的竖直位置，并且在洪水消退时自动降低建筑物的竖直位置。

在一个实施例中，如果发生紧急情况，则控制器4可以被配置成维持建筑物的竖直位置。通过用户输入或传感器数据可以检测到紧急情况。例如，控制器可以被配置为接收与动力源23所使用的电力相关的数据。如果控制器确定供应给动力源23的电力在正常工作范围之外，则控制器可以停止动力源并保持建筑物的竖直位置。在动力源23是电机的情况下，控制器可以被配置成接收电机的电流消耗的测量结果。动力源的用电量增加表明可能存在紧急情况。例如，树木或其他物体可能落在建筑物上，因此使得动力源更难以升高建筑物的竖直位置。在这种情况下，升高建筑物的竖直位置可能会进一步损坏建筑物，因此最好保持建筑物的竖直位置。或者，一个物体可能被困在建筑物和地面之间。因此，如果建筑物的竖直位置降低，动力源也将需要提供更多的动力来克服障碍。因此，动力源使用的电量异常是可能出现紧急情况的有用指标。例如，相当于动力源的正常功率消耗的10％或更多的功率突然上升可以指示紧急情况。当检测到紧急情况时，控制器阻止动力源的运行并维持建筑物的竖直位置，从而允许提供更安全的系统。

上述的预定阈值概率可以彼此相同或不同。上述的参考时间段可以彼此相同或不同。上述的参考点可以彼此相同或不同。预定阈值概率、参考时间段、参考点和竖直位置的任何组合可以是固定的(即，不可更改的)或可由用户(例如在控制器4处或远程地经由远程设备)改变。

在一个实施例中，该系统包括发电机和/或电池19(例如参见图1)，其功率足够大以在没有市电的情况下能够运行系统，例如在停电的情况下。发电机和/或电池也可以被提供用于为上述一个或多个传感器18供电，以确保在断电的情况下可以采集数据。

在一个实施例中，控制器4被配置为将从一个或多个传感器18接收到的数据传输到远程设备22。远程设备22可以是计算机或便携式设备，例如笔记本电脑、移动电话、平板电脑等。远程设备22提供界面(例如，屏幕上的图标或文本，用户可以使用诸如键盘或触敏屏幕的输入设备来与其进行交互)。界面可以提供关于系统的当前状态的信息，例如建筑物2的当前竖直位置和/或来自一个或多个传感器18的输出。备选地或另外地，远程设备22被配置为接收来自外部数据源的信息，例如气象数据，如洪水警报信息或天气预报(参见下文)。在这样的实施例中，该界面可以允许用户访问这样的信息。远程设备22可以可选地或附加地向用户输出以下中的一个或多个：预定阈值概率(参见下文)、连接致动器的状态(参见下文)，电力数据(例如用于检测断电)、发电机或电池状态(使用发电机或电池为系统的任何组件供电)或与系统操作相关的任何其他信息。该界面可以允许用户使用远程设备22远程地控制顶升系统。可选地或另外地，用户可以使用连接致动器20远程断开或连接服务，或设置诸如预定阈值概率的系统参数。

远程设备22使用传统的数据连接(例如经由互联网或蜂窝网络)与控制器4通信。图3示意性地示出了控制器4如何可以经由路径26(有线或无线)与远程设备22进行通信。图3还示出了远程设备22如何可以通过路径30(有线或无线)与“云”24中的外部数据源进行通信(例如为了获得气象数据或外包数据处理任务)，以及控制器4如何可以通过路径28(有线或无线)与云24中的外部数据源进行通信(例如为了获取气象数据或外包数据处理任务)。

在一个实施例中，关于环境的一个或多个物理性质的数据包括由控制器4从外部数据源24获得的信息。外部数据源可以提供气象数据。气象数据可能包括洪水警报、天气预报以及与当前环境条件和预测的环境条件有关的其他信息，例如降水、云层、水位、温度、风力和湿度。例如，英国环境局提供实时洪水预警信息，三日内洪水预报以及来自地下水、河流和海平面的当前风险信息。控制器4可以使用从一个或多个传感器18接收到的数据和来自外部数据源24的气象数据中的任一者或两者来自动改变建筑物2的竖直位置。

在一个实施例中，控制器4能够在低功率待机状态下操作并且被配置为通过进入较高功率状态响应于输入到控制器4的数据(例如，来自一个或多个传感器18、远程设备22、和外部数据源24中的一个或多个)，其中在较高功率状态下控制器4评估建筑物2的竖直位置是否应该改变。例如，控制器4可以被配置为通过进入较高功率状态来响应于从外部数据源24接收到的洪水警报。较高功率状态可以包括激活一个或多个传感器18和/或分析从一个或多个传感器18接收到的数据。提供这样的低功率待机状态允许控制器4在洪水风险较低时保持在低功率状态，从而降低了电力消耗和环境影响。可选地或另外地，可以通过远程设备22获得气象数据以向从远程设备22处控制顶升系统的用户提供附加信息和/或可以将气象信息从外部数据源24经由远程设备22中继转发到控制器4。

一条或多条服务供应线21(例如管道或电缆)可通向建筑物2以提供诸如供水、供气、供电和排水等服务。提供了柔性连接器22(例如盘绕管道或电缆)，以允许服务进入建筑物，而不会由于建筑物2的竖直位置变化而中断连接。然而，在极端洪水或环境条件下，包括例如建筑物2被大量升高，则可能会有服务连接被损坏的风险。可以提供检测这种中断的传感器。在一个实施例中，提供连接致动器20，该连接致动器允许服务供应线21选择性地与建筑物2连接和断开。因此，连接致动器20允许选定的服务与建筑物2隔离。在一个实施例中，连接致动器4可由控制器4控制并因此能够响应于控制器4可用的信息或响应于控制器4执行的计算而自动地致动。

除了服务供应线之外，可以向建筑物2提供污水排放系统。在一个实施例中，污水排放系统可以优选地包括位于竖直接地管内的来自建筑物的竖直出口管。竖直出口管优选具有比竖直接地管更小的直径，并且优选位于竖直接地管内。因此，可以提供污水排放系统，该污水排放系统无论建筑物的竖直位置如何都能有效和安全地从建筑物中去除污水。竖直出口管和竖直接地管可以可选地通过柔性污水套管连接。柔性污水套管可以配合在竖直出口管和竖直接地管两者上，以提供连续密封并改善环境安全。例如，当建筑物的竖直位置最大时柔性污水套管可以伸长，并且当建筑物的竖直位置最小时柔性污水套管可以折叠到竖直接地管内。

Claims (34)

1.一种用于控制建筑物的竖直位置的系统，包括：

能够相对于支撑所述建筑物重量的基础结构而竖直地移动所述建筑物的顶升系统，其中所述顶升系统包括至少一个螺旋千斤顶。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

一个或多个竖直构件，每个竖直构件均包括相对于所述基础结构固定的刚性竖直通道；和

一个或多个轴承，每个轴承均固定在所述建筑物上并且构造成仅当所述轴承的横向位置从目标横向位置偏离阈值量时压靠所述通道的表面，由此通过所述竖直构件将横向稳定力传递到所述建筑物。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述一个或多个竖直构件中的每一个包括面向所述建筑物的单个刚性竖直通道。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述单个刚性竖直通道包括底表面和侧表面，并且所述轴承具有第一部件和第二部件，所述第一部件可旋转地与所述底表面接合，所述第二部件可旋转地与至少一个所述侧表面接合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述至少一个螺旋千斤顶包括多个螺旋千斤顶，并且所述顶升系统包括耦合机构，所述耦合机构构造成当由单个动力源驱动时使所述多个螺旋千斤顶中的所有以相同速率上升或下降。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述多个螺旋千斤顶中的每一个固定地附接到所述基础结构。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述基础结构包括多个子结构，并且每个螺旋千斤顶固定地附接到所述多个子结构中的不同的一个。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括控制器，所述控制器被配置成响应于输入到所述控制器的关于所述建筑物内或周围的环境的一个或多个物理性质的数据而使用所述顶升系统来控制所述建筑物的竖直位置。

9.一种用于控制建筑物的竖直位置的系统，包括：

顶升系统，能够相对于支撑所述建筑物重量的基础结构竖直地移动所述建筑物；和

控制器，配置为响应于输入到所述控制器的关于所述建筑物内或周围的所述环境的一个或多个物理性质的数据而使用所述顶升系统来控制所述建筑物的竖直位置。

10.根据权利要求8或9所述的系统，还包括一个或多个传感器，并且其中关于所述环境的一个或多个物理性质的所述数据包括从所述一个或多个传感器获得的数据。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被配置为将从所述一个或多个传感器接收到的数据传输到远程设备。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述远程设备被配置为基于从所述一个或多个传感器接收到的所述数据而向用户提供输出，并且提供被配置为允许用户远程控制所述顶升系统的界面。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的系统，其中所述物理性质包括水位、温度、空气湿度或地面湿度。

14.根据权利要求8-13中的任一项所述的系统，其中，关于所述环境的一个或多个物理特性的所述数据包括由所述控制器从提供气象数据的外部数据源获得的信息。

15.根据权利要求8-14中任一项所述的系统，还包括连接致动器，所述连接致动器被配置成选择性地将通向所述建筑物的外部服务供应线与所述建筑物连接和断开，其中所述连接致动器可由所述控制器控制。

16.根据权利要求8-15中的任一项所述的系统，其中所述控制器被配置为在所述控制器基于输入到所述控制器的所述数据确定出如果所述建筑物在第一参考时间段期间保持在第一竖直位置则洪水达到所述建筑物中的第一参考点的概率超过第一预定阈值概率的条件下使得所述建筑物的所述竖直位置从所述第一竖直位置上升到第二竖直位置。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二竖直位置使得如果所述建筑物在所述第一参考时间段期间保持在所述第二竖直位置则洪水到达所述建筑物中的所述第一参考点的概率小于第二预定阈值概率。

18.根据权利要求8-17中的任一项所述的系统，其中所述控制器被配置为在所述控制器基于输入到所述控制器的所述数据确定出如果所述建筑物在第二参考时间段期间保持在第四竖直位置则洪水达到所述建筑物中的第二参考点的概率小于第三预定阈值概率的条件下使得所述建筑物的所述竖直位置从所述第三竖直位置下降到第四竖直位置。

19.根据权利要求8-18所述的系统，其中所述物理特性包括温度，并且所述控制器被配置为，在所述控制器确定出所述建筑物应当被升高的情况下，使得当所述温度被确定为低于预定温度阈值时所述建筑物被升高到的高度低于当所述温度被确定为高于所述预定温度阈值时所述建筑物被升高到的高度。

20.一种控制建筑物的竖直位置的方法，包括：

使用包括至少一个螺旋千斤顶的顶升系统相对于支撑所述建筑物的重量的基础结构来竖直地移动所述建筑物。

21.根据权利要求20所述的方法，包括使用单个动力源以相同的速率驱动多个螺旋千斤顶，以使得所述螺旋千斤顶以相同的速率升高或降低。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其中控制器响应于输入到所述控制器的关于所述建筑物内或周围的环境的一个或多个物理性质的数据来控制所述顶升系统。

23.一种控制建筑物的竖直位置的方法，包括：

使用顶升系统相对于支撑所述建筑物的重量的基础结构来竖直地移动所述建筑物，其中控制器响应于输入到所述控制器的关于所述建筑物内或周围的环境的一个或多个物理性质的数据来控制所述顶升系统。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其中关于所述环境的一个或多个物理性质的所述数据包括从一个或多个传感器获得的数据。

25.根据权利要求24所述的方法，包括将由所述控制器从所述一个或多个传感器接收到的数据传输到远程设备，并使用由所述远程设备提供的界面来远程控制所述顶升系统。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中由所述一个或多个传感器获得的所述数据包括以下一个或多个的任意组合：水位、温度、空气湿度和地面湿度。

27.根据权利要求22-26中任一项所述的方法，其中关于所述环境的一个或多个物理性质的所述数据包括由所述控制器从提供气象数据的外部数据源获得的信息。

28.根据权利要求22-27中的任一项所述的方法，其中，所述顶升系统包括连接致动器，所述连接致动器被配置成选择性地将通向所述建筑物的外部服务供应线与所述建筑物连接和断开，并且所述方法还包括使用所述控制器控制所述连接致动器。

29.根据权利要求22-28中的任一项所述的方法，其中，在所述控制器基于输入到所述控制器的所述数据确定出如果所述建筑物在第一参考时间段期间保持在第一竖直位置则洪水达到所述建筑物中的第一参考点的概率超过第一预定阈值概率的条件下，使得所述建筑物的所述竖直位置从所述第一竖直位置升高到第二竖直位置。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述第二竖直位置使得如果所述建筑物在所述第一参考时间段期间保持在所述第二竖直位置则洪水到达所述建筑物中的所述第一参考点的概率小于第二预定阈值概率。

31.根据权利要求22-30中任一项所述的方法，其中，在所述控制器基于输入到所述控制器的所述数据确定出如果所述建筑物在第二参考时间段期间保持在第四竖直位置则洪水达到所述建筑物中的第二参考点的概率小于第三预定阈值概率的条件下，使得所述建筑物的所述竖直位置从所述第三竖直位置下降到第四竖直位置。

32.根据权利要求22-31中任一项所述的方法，其中所述物理特性包括温度，并且在所述控制器确定出所述建筑物应当被升高的情况下，使得当所述温度被确定为低于预定温度阈值时所述建筑物被升高到的高度低于当所述温度被确定为高于所述预定温度阈值时所述建筑物被升高到的高度。

33.一种用于控制建筑物的竖直位置的系统，所述系统被布置和配置为实质上按照前文参照附图所描述的那样和/或如附图所示的那样进行操作。

34.一种控制建筑物的竖直位置的方法，实质上按照上文参照附图所描述的那样和/或如附图所示的那样执行。