[发明专利]基于物联网的古塔监测预警系统

摘要

本发明涉及文物监测领域，具体涉及建筑结构领域。基于物联网的古塔监测预警系统，包括一数据采集系统，数据采集系统连接一信号处理模块，信号处理模块连接一无线信号发射装置；还包括一监控终端，监控终端包括一微型处理器系统，微型处理器系统连接一与无线信号发射装置相匹配的无线信号接收装置。本发明对塔类古建筑倾斜位移状况，以及影响古塔结构健康状况的振动、地震、风力、地基沉降等因素的实时、智能监测，通过监控终端进行风险识别和预警。

主权项

1.基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于，包括一数据采集系统，所述数据采集系统连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接一无线信号发射装置；还包括一监控终端，所述监控终端包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一与所述无线信号发射装置相匹配的无线信号接收装置；所述数据采集系统采用的智能传感器包括：基于近景摄影测量原理的图像识别倾斜传感器、静力水准仪、三轴三向加速度传感器、风速计、风压传感器中的至少一个；为了能够基于监测数据实现对古塔面临风险的识别，在所述数据采集系统第一次对古塔的倾斜状态进行监测时记录下其初始倾斜角度值α及倾斜方向，沉降初始值γ；根据古塔的结构状况建立古塔结构健康安全模型，确定其倾斜位移对于结构健康造成威胁的边界值β，沉降对结构健康造成威胁的边界值λ、古塔能够承受的最低限度的地震等级μ，风荷载Ω，并据此在所述风险预警模块中设定倾斜预警阈值、沉降预警阈值、风荷载预警阈值，振动预警阈值；所述风险预警模块将个监测要素每次获得的监测数据与预警阈值进行比较，当监测数据达到或超过预警阈值时发出报警信息；所述风险预警模块能够计算古塔倾斜、沉降、振动、风荷载监测值的正态分布状况，实现基于正态分布的异常预警；当监测数据反馈至微型处理器系统后，所述风险预警模块自动计算该监测数据与初始监测数据之间的差，得到相对位移值Δα、Δγ，并生成古塔在既定监测频率下固定时间段t内的变化幅度统计图，并在变化幅度骤然变大时对监测要素的突变进行预警；所述微型处理器系统内设有一数据分析模块，所述数据分析模块能够将影响古塔倾斜位移的监测要素的监测数据与古塔倾斜监测数据进行关联，进而判断导致古塔倾斜的原因；所述数据分析模块能够基于风力监测数据，计算古塔遭受的风荷载，并分析以及其与古塔倾斜状况的关系；所述数据分析模块能够基于地基沉降监测数据，分析地基沉降与古塔倾斜状况的关系；所述数据分析模块能够基于振动监测数据，分析振动与古塔倾斜状况的关系；所述数据分析模块中，基于古塔面临的风险因素来确定古塔结构健康的量化指标，所述量化指标包括建筑荷载、物理力学性能指标、残损点评定界限，同时在所述量化指标的基础上建立了砖石古塔、木塔、砖木混合结构古塔的健康安全模型。