[发明专利]一种基于数字孪生平台的模块化建筑物健康监测系统

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生平台的模块化建筑物健康监测系统，包括数据感知系统，信息交换系统和运维监控系统，其中，数据感知系统包括布置在待监测建筑物之上的传感器和数据采集器；信息交换系统为数据感知系统和运维监控系统的中间连接层，用于数据感知系统和运维监控系统之间的数据传输及交互；运维监控系统包括建筑物数字模型程序模块，监测数据管理程序模块，监测数据分析与处理程序模块，三维可视化程序模块及信息共享与预警程序模块。

技术领域

本发明涉及建筑物健康监测领域，尤其涉及基于数字孪生平台的模块化建筑物健康监测。

背景技术

建筑行业在国民经济中扮演着不可或缺的重要角色，而建筑物本身作为人们生活和工作的基础保障，其安全性关乎人们的生命及财产。因此有必要对建筑物进行全生命周期的健康状况监测，包括基本工程结构监测以及环境监测。传统的建筑物健康监测主要采用人工定时巡检的方式，人工消耗大，监测不及时。近年来，一些建筑物健康监测采用基于传感器的远程监测方法，这种方法在一定程度上减少了人力损耗，使得监测过程自动化程度高，监测更加实时高效。但是，基于传感器的监测系统只限于数据采集、保存和分析，欠缺在监测信息与结构信息可视化、与管理者交互等方面的功能。对于我国建筑物众多且结构多样化的现状，亟需监测实时、可视化程度高、维修改进周期短、管理者参与度高的智能高效的监测系统。

数字孪生技术的出现为上述功能的实现提供了契机。数字孪生的定义为充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生技术采用数字化的方式创建物理实体在数字空间的实时镜像，通过物理实体和数字模型的信息交互可对物理实体在现实物理环境中的状态和行为进行模拟、监控、诊断和控制。因此如何基于数字孪生平台构建智能高效的建筑物健康监测系统是急需解决的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何基于数字孪生平台构建智能高效的建筑物健康监测系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于数字孪生平台的模块化建筑物健康监测系统，包括数据感知系统，信息交换系统和运维监控系统，其中，数据感知系统包括布置在待监测的建筑物之上的传感器和数据采集器；信息交换系统为数据感知系统和运维监控系统的中间连接层，用于数据感知系统和运维监控系统之间的数据传输及交互；运维监控系统包括建筑物数字模型程序模块，监测数据管理程序模块，监测信息分析与处理程序模块，三维可视化程序模块及信息共享与预警程序模块。

进一步地，传感器包括结构负荷类传感器和环境监测类传感器。

进一步地，信息交换系统包括有线网络或无线网络或者有线和无线网络的结合。

进一步地，建筑物数字模型程序模块用于根据建筑物现场传感器的布置情况，在建筑物数字模型中实现相应位点的加载。

进一步地，监测数据管理程序模块包括建筑物的全生命周期监测信息数据库。

进一步地，监测信息分析与处理程序模块用于对监测信息进行去噪处理，并将处理后的数据再次存回数据库。

进一步地，三维可视化程序模块用于将监测信息显示在可视化界面上，可视化界面包括监测信息页面和监测数据页面。

进一步地，其中，在监测信息页面上，用户可对结构负荷类传感器和环境监测类传感器进行选择。

进一步地，在监测数据页面上，查看所选定传感器的实时数据，并实现数据的实时去噪与图形化显示。

进一步地，信息共享与预警程序模块用于遍历监测数据库中构件的监测值，将监测值与阈值进行比较，如果监测值高于设定阈值则在可视化界面上提示预警信息。

本发明的有益效果在于：提升了建筑物监测系统的可视化程度与友好交互性，实现运维监控阶段条理清晰。