[发明专利]一种高空建筑安全智能监测的方法及系统

权利要求书

1.一种高空建筑安全智能监测的系统，其特征在于，包括传感器层、数据采集层、网络传输层和应用处理层，所述的传感器层包括有倾斜传感芯片、温度传感器、静力水准仪、加速度传感器、振弦传感器、位移传感器、GNSS传感器、风速风向仪，传感器层中的传感器将各自采集的数据经数据采集层中的各类数据采集模块由网络传输层传输至应用处理层；采集的数据经GPRS数传终端由4G和Internet网络传输至远端服务器及数据库，采集的数据还经以太网接入模块由路由器传输至本地服务器及数据库。

2.一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，其步骤为：

(1)通过摄像器监控高空建筑，采集温度、风速环境数据，采集沉降、位移、应变、部件脱落静态数据和倾斜、振动动态数据；

(2)对采集的数据进行实时分类处理；

(3)对异常数据发出警报通知；

(4)对实时数据进行存储，通过网络传输至云端；

(5)通过数据治理与分析，对高空建筑安全风险等级进行全方位管控。

3.根据权利要求2所述的一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，所述的步骤(1)采用风速风向仪进行风速风向监测，获得高空建筑顶部以及腰部不同方向的来流风速和风向数据，其采样频率为10次/秒；风速风向仪安装在建筑绕流影响区域之外，避免建筑物端部绕流对风速测量的影响；风速风向仪采用一台机械式风速测量装置和一台超声式风速测量装置成对设置，保持风速风向测量精度，同时避免雷击和落雨影响。

4.根据权利要求2所述的一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，所述的步骤(1)采用加速度传感器监测日常运维过程中高空建筑在动载作用下的加速度响应，加速度传感器布置在高空建筑1/4总高处、腰部、3/4总高处、顶部，采样频率为50HZ，通过对加速度响应数据的后处理，得到高空建筑结构的动力特性，即频率、阻尼和位移模态。

5.根据权利要求2所述的一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，所述的步骤(1)采用GNSS传感器进行GNSS位移监测，GNSS传感器布置在高空建筑顶部以及腰部，采样频率为12次/小时，用于监测高空建筑水平、竖向位移以及整体轮廓变化。

6.根据权利要求2所述的一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，所述的步骤(1)采用静力水准仪进行基础不均匀沉降监测，静力水准仪布置在高空建筑底部地下一层楼面上，采样频率为1次/小时，用于监测高空建筑基础的不均匀沉降情况。

7.根据权利要求2所述的一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，所述的步骤(1)采用位移传感器监测高空建筑内部钢桁架在动载、静载作用下的动、静态应变，位移传感器布置在高空建筑内部钢桁架上，采样频率为50HZ，通过动、静态应变的监测获得应变模态，通过荷载、位移、应变响应分析，感知结构损伤。

8.根据权利要求2所述的一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，所述的步骤(1)采用温度传感器监测日常运维过程中内部温度的变化，温度传感器安装在高空建筑内部腰部以及顶部，采样频率为1次/小时，通过温度监测建立结构响应和温度的关系，用于结构计算模型的修正。

9.根据权利要求2所述的一种高空建筑安全智能监测的方法，其特征在于，所述的步骤(5)包括高空建筑监测特征分析、振动模态分析和温度效应分析：

①高空建筑监测特征分析根据实时监测数据，参考高空建筑以往的数据运行趋势和数据波动范围，具体分析测点的变化趋势与范围，分析测点的特征值，并进行数据的同比分析或环比分析，挖掘高空建筑结构的变化规律与机理，实现对高空建筑健康运行状态的全方位把控；

②振动模态分析结合实测数据和高空建筑有限元模型，分析计算得出高空建筑结构模态参数，得到高空建筑实际的工作模态频谱；通过对长期模态参数的对比和分析，可以实时了解高空建筑结构自身振动属性，掌握高空建筑刚度变化规律；

③温度效应分析用于分析温度与结构动态响应、结构静态响应各监测指标的统计特征数随时间变化的相关关系，总结不同温度情况下结构部件受环境温度影响明显的指标，建立温度对结构特征指标的影响规律，通过分析结果展示不同测点受温度相应相关性强弱、以及温度对结构响应产生影响的量化参数。