[发明专利]一种钢结构建筑健康监测系统及其布置方法

说明书

一种钢结构建筑健康监测系统及其布置方法，系统包括传感器设备层、监测数据传输层及系统应用层；通过监测获得钢结构建筑环境、力学参数，结合结构竣工图、钢结构计算书、施工详图、施工验算计算书，使用有限元建模分析应力应变集中、结构相对位移超过梁长/1000mm的危险点，增加危险点监测点密度及频率；本发明综合利用多种现代的传感技术、信号传导模式及数据分析，通过对钢结构建筑的物理力学性能进行实时无损监测，并结合云监控应用软件，对损伤位置和程度进行诊断，及时进行结构的安全性、耐久性、可靠性和承载能力的智能评估，在突发事件下或结构使用状况严重异常时触发预警信号，为结构的施工、维修、养护与管理决策提供依据和指导；同时，可以通过加入结构室内环境传感器监测结构室内环境变量、并与智能家居设备形成联动，改善建筑内部环境。

技术领域

本发明属于钢结构建筑安全技术领域，具体涉及一种钢结构建筑健康监测系统及其布置方法。

背景技术

近年来，由于具有重量轻,易加工，破坏往往属于塑性破坏等特点，轻型钢结构越来越普遍的适用在不承受大载荷的承重建筑中。

钢结构常见的破坏形式有：1.结构整体失稳、2.结构、构件局部失稳、3.构件塑性破坏、4.构件脆性断裂、5.构件疲劳破坏、6.结构损伤累计破坏等形式。其破坏形式多种多样，除结构脆性、疲劳整体破坏以外，其结构在但在结构破坏前大多都需要经历变形阶段，为了实现整体工程的安全、完好实现，进行施工监测是必要的。

钢结构监测方式通常包括：人工监测(利用简单的仪器，进行定期监测和检测)。自动监测(采用多种多类的传感器和监测设备，利用系统应用端对结构进行实时监测)。联合监测(将人工、自动监测法结合，用各种小型的自动化程度较高的仪器，配合人工监测)。而由于行业技术发展受限，目前我国在进行施工监测时都大多采用人工监测，自动化监测尚不成熟。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种钢结构建筑健康监测系统及其布置方法，能够利用多种现代的传感技术、信号传导模式及数据分析，科学合理的系统布置，对钢结构建筑的物理力学性能、建筑室内环境进行实时监测，并结合监控应用软件，对建筑整体力学、环境情况进行判断，可以智能化的评估钢结构的安全性、耐久性、可靠性和承载能力；还能评估钢结构建筑内部环境情况，为钢建筑结构健康的维修、养护与管理决策提供依据和指导。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢结构建筑健康监测系统，包括传感器设备层、监测数据传输层及系统应用层；

所述传感器设备层包括建筑力学监测传感器子模块和建筑环境监测传感器子模块；

所述的监测数据传输层通过WiFi或者4G\5G蜂窝流量将传感器设备层的监测数据传输至5G工业网关中转，而后通过5G工业网关将传感器设备层的监测数据上传至云端监测数据中心服务器；云端监测数据中心服务器数据库采用基于IFC标准的C#语言数据库，储存有IFC规范BIM模型，在云端监测数据中心服务器将监测传感器编号与云端监测数据中心服务器IFC规范中的传感器编号相对应判断，当编号对应成功时，提取该编号传感器数据添加至云端监测数据中心服务器中数据库；当编号对应不成功时,先在云端监测数据中心服务器中新建传感器编号，而后提取该编号传感器信息添加至云端监测数据中心服务器中数据库；最终将传感器设备层的监测数据在云端监测数据中心服务器进行储存集成到IFC规范文件中；

所述的系统应用层使用C#编程语言开发，通过应用端从云端监测数据中心服务器调用收集到的传感器设备层监测数据，并将所收集数据整理、汇总；通过建筑环境监测传感器子模块采集的建筑环境变量数据，进行监测、预警及调节室内环境变量；通过建筑力学监测传感器子模块采集的建筑力学变量数据，结合BIM模型，可视化的反映钢结构实时状况，并支持IFC模型导出。

所述建筑环境监测传感器子模块包括水压传感器，电流传感器，温、湿度传感器，有害气体传感器，烟雾传感器，风速、风向检测仪。