[发明专利]建筑结构安全监测系统

摘要

一种建筑结构安全监测系统，其特征在于：所述建筑结构安全监测系统由应力采集传感器和数据分析模块组成；所述应力采集传感器对建筑结构的应力数据进行采集并将采集到的数据传输至数据分析模块；所述数据分析模块根据应力采集传感器采集到的数据，分别绘制出RTI曲线、MSI曲线和AEMA曲线，然后根据RTI曲线、MSI曲线和AEMA曲线，数据分析模块分别对建筑结构进行短期、中期和长期的安全监测；本发明的有益技术效果是：仅依赖数据就可对结构状态作出分析，不需要各种假设条件和模型，并且不用考虑复杂多变的因素，处理结果较为准确、客观。

主权项

一种建筑结构安全监测系统，其特征在于：所述建筑结构安全监测系统由应力采集传感器和数据分析模块组成；所述应力采集传感器对建筑结构的应力数据进行采集并将采集到的数据传输至数据分析模块；所述数据分析模块根据应力采集传感器采集到的数据，分别绘制出RTI曲线、MSI曲线和AEMA曲线，然后根据RTI曲线、MSI曲线和AEMA曲线，数据分析模块分别对建筑结构进行短期、中期和长期的安全监测；RTI曲线体现出应力的未成熟随机值，即IRI值，利用IRI值的快速移动均线和慢速移动均线的交叉原理，敏感地反应应力的波动特性，用于预测应力的短期发展趋势；MSI曲线是利用统计学中的标准差原理设计出来的一种技术指标，它可以表征应力在给定置信度范围内的变化行程，从而描述出应力的变化状态，MSI曲线用于预测应力的中期发展趋势；所述给定置信度范围也即由上峰值、中峰值和下峰值所形成的区间；AEMA曲线是利用快速移动和慢速移动的指数平滑移动平均线交叉换位、合并分离的特性加以二次平滑运算得到的参数，它规避了应力在发展变化过程中的短期波动的影响，能够表征应力的长期发展趋势；R值为：对IRI值作指数平滑移动处理后获得的参数；T值为：对R值作指数平滑移动处理后获得的参数；I值能体现出R值和T值的背离程度，I值可以先于R值和T值反应出应力的变化趋势；(一)所述RTI曲线按如下方式绘制：1)根据下式计算出每日的IRI值：IRIn=Cn-LH-L·100]]>其中，Cn为第n日时应力采集传感器采集到的数据的结束值；L为n日内应力采集传感器采集到的数据的最小值；H为n日内应力采集传感器采集到的数据的最大值；IRIn为第n日时的IRI值；2)根据下式计算出每日的R值和T值：Rn=23Rn-1+IRIn3;]]>Tn=23Tn-1+Rn3;]]>其中，Rn为第n日的R值，Rn‑1为第n‑1日的R值，R0＝50；Tn为第n日的T值，Tn‑1为第n‑1日的T值，T0＝50；3)根据下式计算出每日的I值：In＝3Rn‑2TnIn为第n日的I值；4)以时间为横轴建立坐标系，在坐标系中绘制出R值的每日变化曲线、T值的每日变化曲线和I值的每日变化曲线，即得RTI曲线；(二)所述MSI曲线按如下方式绘制：1)根据下式计算每日的中峰值MF：MFn=1nΣi=1nCi]]>其中，MFn为第n日的中峰值；Ci为第i日时应力采集传感器采集到的数据的结束值，n取20为周期；2)根据下式计算每日的上峰值UF：UFn=1nΣi=1nCi+2sn]]>其中，UFn为第n日的上峰值；sn为第n日的结束值的标准差，3)根据下式计算每日的下峰值DF：DFn=1nΣi=1nCi-2sn]]>其中，DFn为第n日的下峰值；4)根据下式计算出每日的带宽值W：Wn＝4sn其中，Wn为第n日的带宽值；5)以时间为横轴建立坐标系，在坐标系中绘制出上峰值的每日变化曲线、中峰值的每日变化曲线、下峰值的每日变化曲线和Ci的每日变化曲线，即得MSI曲线；(三)所述AEMA曲线按如下方式绘制：1)根据下式计算出对应Cn的指数平滑移动平均值EMAn：EMAn=2Cnn+1+n-1n+1·EMAn-1]]>其中，EMAn为第n日的指数平滑移动平均值；EMAn‑1为第n‑1日的指数平滑移动平均值；2)根据下式计算出对应EMAn的n日指数平滑移动平均值AEMAn：AEMAn=2EMAnn+1+n-1n+1·AEMAn-1]]>其中，AEMAn为第n日的n日指数平滑移动平均值；AEMAn‑1为第n‑1日的n日指数平滑移动平均值；3)根据下式计算差离值DIF：DIFn＝AEMAK‑AEMAM其中，AEMAK为第K日的n日指数平滑移动平均值；AEMAM为第M日的n日指数平滑移动平均值；K＜M＜n，且M‑K≥14、K≥12；4)根据下式计算9日内每日的差离值的差离平均值DEA：DEAn=810·DEAn-1+210·DIFn]]>其中，DEAn为第n日时计算出的差离平均值；DEAn‑1为第n‑1日时计算出的差离平均值；5)以时间为横轴建立坐标系，在坐标系中绘制出差离值的每日变化曲线和差离平均值的每日变化曲线，即得AEMA曲线；(四)数据分析模块按如下方法对建筑结构进行安全监测：1)以RTI曲线为分析对象进行短期监测：R值的每日变化曲线记为R曲线、T值的每日变化曲线记为T曲线、I值的每日变化曲线记为I曲线；当R值、T值和I值均大于等于30且R曲线从下往上与I曲线相交，则说明当日应力正在逐渐增大；当R值、T值和I值均小于等于70且R曲线从上往下与I曲线相交，则说明当日应力正在逐渐减小；2)以MSI曲线为分析对象进行中期监测：上峰值的每日变化曲线记为上峰线、中峰值的每日变化曲线记为中峰线、下峰值的每日变化曲线记为下峰线、Ci的每日变化曲线记为C线；当C线位于上峰线和中峰线之间时，表明近期应力变化处于持续增大状态；当C线从下往上穿越上峰线，表明应力近期可能由大转小，此时应进一步对带宽值的变化趋势进行判断，若带宽值由大变小，说明应力将由大转小，若带宽值由小变大，说明应力将继续增大；当C线位于中峰线和下峰线之间时，表明近期应力变化处于持续减小状态；当C线从上往下穿越下峰线时，表明应力近期可能小转大，此时应进一步对带宽值的变化趋势进行判断，若带宽值由大变小，说明应力将由小转大，若带宽值由小变大，说明应力将继续减小；3)以RTI曲线、带宽值和AEMA曲线为分析对象进行长期监测：差离值的每日变化曲线记为DIF曲线，差离平均值的每日变化曲线记为DEA曲线；当DIF曲线从下往上与DEA曲线相交，说明当前监测周期内应力持续增大；若DIF曲线连续两次向上与DEA曲线相交，说明当前监测周期内应力增大幅度较大；此时应作进一步分析：n日指数平滑移动平均值记为A值，若当日A值大于0.5，且当日R值、T值和I值均大于70，且当日带宽值由小变大，则说明结构处于危险状态；当DIF曲线从上往下与DEA曲线相交，说明当前监测周期内应力持续减小；若当前监测周期内，A值波动幅度的最大值和最小值分别达到0.5和‑0.5，说明应力变化处于不稳定状态。