CN109141513A - 一种建筑物位移监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种建筑物位移监测系统及监测方法，其中位移监测系统包括；数据采集模块、数据通讯模块、数据分析模块、监测报警模块和监测中心，数据采集模块包括传感器节点，所述监测中心提供系统时间的时钟模块，所述监测报警模块根据监测中心的监测的数据进行报警，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的数据进行分析，还包括滤波模块，用于对采集的数据进行滤波，其中数据分析模块还连接有一对比模块，用于将采集的数据进行实时对比，本发明通过建立高层建筑物的三维模型，实时动态监测高层建筑物的倾角、扭矩等，并且通过长时间监测，可以测量高层建筑物的沉降，并且可以兼容水准仪、加速度传感器、倾斜仪等传统传感器。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物位移监测领域，具体涉及一种建筑物位移监测系统及监测方法。
背景技术
目前，10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异，高层建筑的结构要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。
因而，对高层建筑开展形变监测，是确保高层建筑质量和安全的根本保证。
发明内容
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种建筑物位移监测系统及监测方法，本发明通过建立高层建筑物的三维模型，实时动态监测高层建筑物的倾角、扭矩等，并且通过长时间监测，可以测量高层建筑物的沉降，并且可以兼容水准仪、加速度传感器、倾斜仪等传统传感器。
本发明提供了一种建筑物位移监测系统，包括；
数据采集模块、数据通讯模块、数据分析模块、监测报警模块和监测中心，数据采集模块包括传感器节点，所述监测中心提供系统时间的时钟模块，所述数据通讯模块为基于北斗卫星进行通讯的通讯模块，所述监测报警模块根据监测中心的监测的数据进行报警，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的数据进行分析，还包括滤波模块，用于对采集的数据进行滤波，其中数据分析模块还连接有一对比模块，用于将采集的数据进行实时对比，所述传感器节点安装在建筑物的安全监测点；每一传感器节点包括；用于监测建筑物的安全监测点位移变化的测斜仪、以及用于提供建筑物的安全监测点三维坐标的GPS模块；连接传感器节点，用于将测斜仪和GPS模块所采集的数据以及传感器节点ID传输给基站的中继节点；连接中继节点，用于存储各个传感器节点ID与安装位置的对应关系的基站；所述基站当接收到中继节点传输过来的传感器节点ID时，根据存储的各个传感器节点ID与安装位置的对应关系得出该传感器节点的安装位置，将传感器节点的安装位置信息同测斜仪和GPS模块所采集的数据一起传输给监测中心，以及通过静力水准仪来监测建筑物的沉降和竖向压缩；
所述传感器节点通过北斗定位系统，获得建筑物三个顶点的三维坐标，然后计算三个顶点与初始量的平面方向的扭矩。
上述的监测系统，其中，所述安全监测点设有卫星导航天线，用于接收卫星信号。
上述的监测系统，其中，所述安全监测点还设有裂缝传感器，所述裂缝传感器用于检测建筑物的裂缝数据并传输到监测中心。
上述的监测系统，其中，所述多个传感器节点、多个中继节点和基站构成无线传感器网络。
上述的监测系统，其中，所述监测中心根据传输过来的传感器节点的安装位置信息和采集数据，结合接收到采集数据的系统时间形成各安全监测点的以时间变化为横轴、以采集数据变化为纵轴的曲线，并控制显示模块对形成的相对应曲线进行显示的处理模块；所述采集数据包括建筑物的安全监测点位移变化和建筑物的安全监测点三维坐标，从而实时动态监测建筑物的倾角和扭矩。
本发明的另一面，还提供了一种建筑物位移监测方法，包括以下步骤：
基于数据采集模块对建筑物的监测数据进行采集并通过数据通讯模块传递到监测中心；
所述监测中心接收上述的采集数据并通过数据分析模块对采集的数据进行实时分析并对监测的数据进行建模；
数据分析模块还根据上述的模型进行实时对比判断是否需要发出报警提醒；
报警模块根据数据分析模块分析的结果来做出相应的动作。
本发明具有以下优点：1、本发明通过建立高层建筑物的三维模型，实时动态监测高层建筑物的倾角、扭矩等，并且通过长时间监测，可以测量高层建筑物的沉降，并且可以兼容水准仪、加速度传感器、倾斜仪等传统传感器。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1、图2为本发明的模块连接示意图。
图3为本发明的监测流程示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
在本发明中，需要说明的是，在本发明中通过第一来限定技术特征，只是为了便于进行区分，没有特别限定的含义。
参照图1-图3所示，本发明提供了一种建筑物位移监测系统，包括；
数据采集模块、数据通讯模块、数据分析模块、监测报警模块和监测中心，数据采集模块包括传感器节点，所述监测中心提供系统时间的时钟模块，所述数据通讯模块为基于北斗卫星进行通讯的通讯模块，所述监测报警模块根据监测中心的监测的数据进行报警，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的数据进行分析，还包括滤波模块，用于对采集的数据进行滤波，其中数据分析模块还连接有一对比模块，用于将采集的数据进行实时对比，多个传感器节点；所述传感器节点安装在建筑物的安全监测点，可以分布在建筑物的不同监测点；进一步，每一传感器节点包括；用于监测建筑物的安全监测点位移变化的测斜仪、以及用于提供建筑物的安全监测点三维坐标的GPS模块，其中传感器节点设有相应的ID；
连接传感器节点，用于将测斜仪和GPS模块所采集的数据以及传感器节点ID传输给基站的中继节点；
还包括连接中继节点，用于存储各个传感器节点ID与安装位置的对应关系的基站；所述基站当接收到中继节点传输过来的传感器节点ID时，根据存储的各个传感器节点ID与安装位置的对应关系得出该传感器节点的安装位置，将传感器节点的安装位置信息同测斜仪和GPS模块所采集的数据一起传输给监测中心，以及通过静力水准仪来监测建筑物的沉降和竖向压缩同时传输到监测中心，采用24小时解算的高精度定位技术，配合水准数据，可以监测建筑物的沉降和竖向压缩；
传感器节点通过北斗定位系统，获得建筑物三个顶点的三维坐标，然后计算三个顶点与初始量的平面方向的扭矩，也就是说，可以实现实时计算建筑物顶点的三维坐标，对比初始坐标可以得到当前数值与初始值的偏移量，该偏移量与建筑物高程一起可以计算出建筑物的偏角。
本发明工作原理为：通过多个传感器节点安装在建筑物的不同监测点上，以及每个传感器节点均设有测斜仪、静力水准仪，以及GPS模块采集建筑物的沉降、竖向压缩、位移，以及三维坐标数据并传递到监测中心，然后监测中心根据采集的数据生成实时的数据变化曲线，根据实时变化的曲线来判断建筑物的安全情况。
本发明一优选而非限制性的实施例中，安全监测点设有卫星导航天线，用于接收卫星信号。
本发明一优选而非限制性的实施例中，安全监测点还设有裂缝传感器，所述裂缝传感器用于检测建筑物的裂缝数据并传输到监测中心。
本发明一优选而非限制性的实施例中，多个传感器节点、多个中继节点和基站构成无线传感器网络，可以更加准确的生成建筑物的变化曲线。
本发明一优选而非限制性的实施例中，监测中心根据传输过来的传感器节点的安装位置信息和采集数据，结合接收到采集数据的系统时间形成各安全监测点的以时间变化为横轴、以采集数据变化为纵轴的曲线，并控制显示模块对形成的相对应曲线进行显示的处理模块；所述采集数据包括建筑物的安全监测点位移变化和建筑物的安全监测点三维坐标，从而实时动态监测建筑物的倾角和扭矩。
本发明的另一面，一种建筑物位移监测方法，包括以下步骤：
步骤S1：基于数据采集模块对建筑物的监测数据进行采集并通过数据通讯模块传递到监测中心；具体为：数据采集模块包括传感器节点，进一步，传感器节点包括用于监测建筑物的安全监测点位移变化的测斜仪、以及用于提供建筑物的安全监测点三维坐标的GPS模块；其中，数据通讯模块可以为基于北斗卫星进行通讯的通讯模块；
步骤S2：所述监测中心接收上述的采集数据并通过数据分析模块对采集的数据进行实时分析并对监测的数据进行建模；其中监测数据包括：位移变化的数据、三维坐标的数据、测斜数据，以及沉降和竖向压缩等；
步骤S3：数据分析模块还根据上述的模型进行实时对比判断是否需要发出报警提醒；对比方式：基于建筑物的三维坐标、倾角和扭矩来对比。
步骤S4：报警模块根据数据分析模块分析的结果来做出相应的动作，报警的标准可以为：根据监测的阀值来判断是否发出报警提醒。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种建筑物位移监测系统，其特征在于，包括；
数据采集模块、数据通讯模块、数据分析模块、监测报警模块和监测中心，数据采集模块包括传感器节点，所述监测中心提供系统时间的时钟模块，所述数据通讯模块为基于北斗卫星进行通讯的通讯模块，所述监测报警模块根据监测中心的监测的数据进行报警，所述数据分析模块用于对数据采集模块采集的数据进行分析，还包括滤波模块，用于对采集的数据进行滤波，其中数据分析模块还连接有一对比模块，用于将采集的数据进行实时对比，所述传感器节点安装在建筑物的安全监测点；每一传感器节点包括；用于监测建筑物的安全监测点位移变化的测斜仪、以及用于提供建筑物的安全监测点三维坐标的GPS模块；连接传感器节点，用于将测斜仪和GPS模块所采集的数据以及传感器节点ID传输给基站的中继节点；连接中继节点，用于存储各个传感器节点ID与安装位置的对应关系的基站；所述基站当接收到中继节点传输过来的传感器节点ID时，根据存储的各个传感器节点ID与安装位置的对应关系得出该传感器节点的安装位置，将传感器节点的安装位置信息同测斜仪和GPS模块所采集的数据一起传输给监测中心，以及通过静力水准仪来监测建筑物的沉降和竖向压缩；
所述传感器节点通过北斗定位系统，获得建筑物三个顶点的三维坐标，然后计算三个顶点与初始量的平面方向的扭矩。
2.如权利要求1所述的一种建筑物位移监测系统，其特征在于，所述安全监测点设有卫星导航天线，用于接收卫星信号。
3.如权利要求2所述的一种建筑物位移监测系统，其特征在于，所述安全监测点还设有裂缝传感器，所述裂缝传感器用于检测建筑物的裂缝数据并传输到监测中心。
4.如权利要求3所述的一种建筑物位移监测系统，其特征在于，所述多个传感器节点、多个中继节点和基站构成无线传感器网络。
5.如权利要求4所述的一种建筑物位移监测系统，其特征在于，所述监测中心根据传输过来的传感器节点的安装位置信息和采集数据，结合接收到采集数据的系统时间形成各安全监测点的以时间变化为横轴、以采集数据变化为纵轴的曲线，并控制显示模块对形成的相对应曲线进行显示的处理模块；所述采集数据包括建筑物的安全监测点位移变化和建筑物的安全监测点三维坐标，从而实时动态监测建筑物的倾角和扭矩。
6.一种建筑物位移监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于数据采集模块对建筑物的监测数据进行采集并通过数据通讯模块传递到监测中心；
所述监测中心接收上述的采集数据并通过数据分析模块对采集的数据进行实时分析并对监测的数据进行建模；
数据分析模块还根据上述的模型进行实时对比判断是否需要发出报警提醒；
报警模块根据数据分析模块分析的结果来做出相应的动作。
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