[发明专利]一种基于北斗卫星的建筑物安全状态监测设备及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于北斗卫星的建筑物安全状态监测设备及监测方法。

背景技术

随着我国现代化建设事业的发展，兴建了大量城市高层和超高层建筑物、大量的水工建筑物、工业设施、道路桥梁等市政设施及水库大坝、山体等生态环境，由于各种因素的影响，在这些工程建筑及其设备的运营过程中，都会产生变形，也会因强风荷载作用、地面沉降及地震灾害作用造成楼的损害，影响建筑物的使用寿命。这种变形在一定的允许限度内为正常现象；但如果超过了规定的允许限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时会危及建筑物的安全甚至造成建构筑物的垮塌等严重安全事故，给人民生命和国家财产造成不可挽回的损失。

对于高层建筑的安全性问题，特别是异型结构超高层建筑的安全性问题，国家制定了相应规范，从施工过程到建筑物使用、运营过程都应进行变形监测和建筑物健康评估。

这些建筑物受到地壳移动、风吹、腐蚀、作业承载不均等的影响，会产生一定的起伏波动和姿态变化，如果超过一定界限，建筑物就会产生变形、开裂、坍塌、倾倒等致命的危险，威胁到人民的生命财产安全。

因此，对以上建筑物及地质灾害安全进行大范围、全天候、自动化的变形监测及分析预警，对人民安居乐业、普及民生工程具有十分现实的意义。

目前，针对建筑安全的预警模式是人工预警，往往是在裂缝、破损现象加剧到一定程度才会向有关部门汇报后再进行处理。存在以下问题：

1)可能会产生疏漏现象，数据片面，与操作员的技术水平相关，可能有人为误差。

2)可能会错过突发阶段立即纠正的最有效、最经济的时机。

3)普通民众不专业，没有科学的系统的依据，根据自己的判断进行的预警有可能在程度上和性质上产生误报现象。

4)预警后因前期观测资料的缺失和中断，不得已重新进行一段时间的观测，为后续措施提供依据。

5)传统方案还存在自动化、实时性、集成化程度较低，精度指标偏低，难以实现大规模的快速监测覆盖和推广。

传统用于建筑安全监测的仪器主要有：全站仪、位移传感器等。而单一采用这些传统监测设备均存在严重不足之处。

全站仪监测采用自动扫描法，需要对各个测点进行一周的连续扫描，而且各测点不同步以及大位移时不可测。当监测点标高在100m以上时，由于激光发散角度变大会导致测量精度变低，无法进行多点的实时和同步测量，也无法进行长时间的连续测量，在最需要进行监测的恶劣环境条件如台风、暴雨时无法进行测量，在建筑物震动频率比较高时会导致激光难以捕捉目标，无法进行测量。

位移传感器是一种接触型传感器，必须与测点相接触，且对于难以接近的点无法测量，另外对于横向位移测量比较困难。

综合上述，传统建筑安全监测方式在实际监测工作中，监测设备之间无法数据衔接，导致数据孤岛，无法做出准确有效的预警和趋势性分析，对历史数据存在较大的浪费。

随着建筑规模的不断扩大，由于传统人工检测方法的自动化、实时性、集成化程度较低，难以实现大规模的快速监测覆盖和推广；同时，人为因素造成的误差和疏漏不可避免，难以满足长期连续安全监测需要，无法及时、有效地对建筑进行危险性预警；而与此对应的是，大量建筑的安全性能评估亟待长期有效的实测数据支持，因此，有必要对建筑安全监测进行研究，建立一套高效率、高集成度，通过必要的算法模型，融合多指标的监测数据，并能对监测数据进行大数据处理、分析的安全监测系统，从而做到对建筑及时、有效的形变动态监测和预警。

基于北斗高精度卫星定位技术的建筑安全状态监测设备，它是利用接收北斗导航卫星载波相位进行实时相位差分即RTK技术(Real Time Kinematic)，实时监测建筑物位移。如果A和B两点在同一时间内观测了相同的一组卫星(至少四颗)。而且A是一个已知点，通过某种数据链，把原始改正信息传到B点，那么B点的位置就可以加以确定。

在此基础上，对城市大范围建筑群形成的高精度、长效性的位置监测等时空数据，可作为未来城市发展规划的有效支撑手段，并对大面积区域沉降长期趋势提供有效决策依据，同时也是智慧城市发展的有机组成部分。

发明内容

为克服背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于北斗卫星的建筑物安全状态监测设备及监测方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种基于北斗卫星的建筑物安全状态监测设备，包括位于室外的监测站和基准站、位于室内的信号采集控制器和位置服务平台、位于远端的建筑安全监测平台，且监测站和基准站的相对位置已知；