[发明专利]一种火灾中建筑结构位移的自动监测方法

说明书

本发明公开了一种火灾中建筑结构位移的自动监测方法，能够在火灾环境下，对多点位的水平位移和竖向位移实施快速、自动监测。该方法包括如下步骤：(S1)建立3D数字模型，形成建筑的数字镜像；(S2)建立建筑受火倒塌数据库；(S3)安装接触式温度传感器及多个信标；(S4)布置地面位移遥测装置及高空位移遥测装置；(S5)地面遥测装置和高空遥测装置实时测量相互之间的距离及各自距信标监测点位的距离；(S6)计算建筑位移并匹配火灾场景；(S7)进行阈值比对并报警。通过上述设计，本发明采用无人机搭载雷达，部署更灵活，不受地形限制；且从高空俯视，更容易获得关键部位的垂直位移信息。因此，适宜推广应用。

技术领域

本发明涉及火灾监测技术领域，具体地说，是涉及一种火灾中建筑结构位移的自动监测方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对大型、高层建筑物的振动、变形的监测要求越来越高，尤其是火灾中建筑结构位移监测手段的实时性与非接触性要求很高。

在发生火灾时，火场产生的高温会对建筑结构产生破坏，使建筑发生一定的变形，当变形达到一定程度，建筑可能发生倒塌，这将严重威胁到火场中消防救援人员的生命安全。因此，对关键部位的位移形变进行实时、准确监测，是进行倒塌预警的重要手段。尤其重要的是，关键部位的水平位移和垂直位移是判断是否达到危险状态的重要指标。

但是，由于建筑物体积和高度的不断变大，传统的监测手段已经不能很好地满足变形监测的要求。近年来，微波干涉测量技术以其特有的“非接触性”与“实时性”等优势，逐步成为人们对大型、高层建筑物进行非接触式变形监测的手段之一。但采用微波干涉测量装置按照传统方法进行监测时，由于测量的是视线方向的距离变化，无法在火灾现场迅速的获得水平位移和垂直位移分量，在实际应用中的准确性和便捷性存在较大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火灾中建筑结构位移的自动监测方法，能够在火灾环境下，对多点位的水平位移和竖向位移实施快速、自动监测。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种火灾中建筑结构位移的自动监测方法，包括如下步骤：

(S1)对待监测建筑预先建立3D数字模型，形成建筑的数字镜像；

(S2)对实际建筑进行数值模拟分析，获得不同火灾场景下的建筑结构倒塌模式，揭示易受火灾影响的建筑结构薄弱部位，建立建筑受火倒塌数据库；

(S3)根据上述模拟分析的结果，在建筑内部安装接触式温度传感器，在建筑外部安装多个信标；

(S4)火灾发生时，在地面布置一个位置固定的地面位移遥测装置，在地面遥测装置的正上方高空通过无人机搭载布置另一个高空位移遥测装置；

(S5)地面遥测装置和高空遥测装置实时测量相互之间的距离，并分别实时监测各自距信标监测点位的距离；

(S6)监测终端获取各监测点位的位移和温度信息，通过三角变换解算各监测点位的水平与垂直位移，并用于与建筑受火倒塌数据库中的火灾场景进行匹配；

(S7)将获取到的位移信息与前述匹配到的火灾场景所对应的数据库位移阈值进行比对，若远小于倒塌阈值，则数字镜像上的各点都呈绿色，若接近阈值则变为黄色，若达到或者超过阈值则变为红色，监测终端发出声光报警。

进一步地，在本发明中，在步骤(S2)中，所述建筑结构薄弱部位包括钢结构梁、柱以及梁柱节点部位。

进一步地，在本发明中，所述建筑受火倒塌数据库包括建筑倒塌的火灾场景及各场景下结构薄弱部位的位移和温度阈值。

进一步地，在本发明中，所述信标采用所述信标采用抗背景信号干扰且耐高温的金属信标。

进一步地，在本发明中，所述地面遥测装置和高空遥测装置采用毫米波干涉雷达。