據(jù)悉，2021年底以前，我國150米以上高層建筑有2581棟。但這類超高層建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，是一道全國地震系統(tǒng)科研單位都想攻克的技術(shù)難題，而破解這道技術(shù)難題的關(guān)鍵在于解決健康診斷產(chǎn)出數(shù)據(jù)自動(dòng)生成難題。

監(jiān)測目的

保障建筑安全：及時(shí)發(fā)現(xiàn)樓宇結(jié)構(gòu)在振動(dòng)作用下的潛在問題，如裂縫、變形等，預(yù)防結(jié)構(gòu)損壞和倒塌事故，確保人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。

提升居住舒適度：通過監(jiān)測和控制振動(dòng)，減少不必要的振動(dòng)干擾，為樓宇內(nèi)的人員提供更舒適的工作和生活環(huán)境。

評(píng)估環(huán)境影響：了解周邊環(huán)境因素如交通、施工、機(jī)械運(yùn)行等對(duì)樓宇振動(dòng)的影響，為環(huán)境管理和規(guī)劃提供依據(jù)。

監(jiān)測系統(tǒng)組成

傳感器：采用高精度的振動(dòng)傳感器，如加速度傳感器、位移傳感器等，安裝在樓宇的關(guān)鍵部位，如樓頂、樓板、柱子等，實(shí)時(shí)采集振動(dòng)數(shù)據(jù)。例如394A三軸微振動(dòng)傳感器和374A單軸微振動(dòng)傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測房屋建筑的振動(dòng)情況。

394A系列產(chǎn)品是一款低頻微振動(dòng)測量用三軸加速度傳感器-森瑟科技

374A-0.5地震傳感器 森瑟科技

數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備：將傳感器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。可采用具有藍(lán)牙模塊和2.4G的WiFi模塊的單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。

數(shù)據(jù)處理與分析軟件：對(duì)采集到的大量振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和存儲(chǔ)，運(yùn)用專業(yè)的算法和模型，如時(shí)域分析、頻域分析、模態(tài)分析等，提取有用的振動(dòng)特征信息，評(píng)估樓宇的振動(dòng)狀態(tài)和健康狀況。

監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)：建立一個(gè)集中的監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)，實(shí)時(shí)顯示樓宇的振動(dòng)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，當(dāng)振動(dòng)超過設(shè)定的閾值或出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，通知相關(guān)人員采取相應(yīng)的措施。

監(jiān)測內(nèi)容

振動(dòng)加速度：測量樓宇在不同方向上的振動(dòng)加速度，反映振動(dòng)的強(qiáng)度和劇烈程度，是評(píng)估振動(dòng)危害的重要參數(shù)。

振動(dòng)位移：記錄樓宇結(jié)構(gòu)的位移變化，了解其在振動(dòng)作用下的變形情況，通過在建筑物的重要部位安裝位移傳感器，如L3001-50.8LVDT位移傳感器，實(shí)時(shí)記錄位移數(shù)據(jù)，評(píng)估穩(wěn)定性。

振動(dòng)頻率：分析振動(dòng)的頻率特性，確定振動(dòng)的來源和性質(zhì)，如是環(huán)境振動(dòng)還是結(jié)構(gòu)自身的振動(dòng)特性，有助于區(qū)分正常振動(dòng)和異常振動(dòng)。

應(yīng)力應(yīng)變：監(jiān)測樓宇結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中的應(yīng)力應(yīng)變變化，了解結(jié)構(gòu)的受力情況和損傷程度，實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑物在承載過程中的應(yīng)力變化，提示可能存在的安全隱患。

監(jiān)測方法

長期連續(xù)監(jiān)測：對(duì)樓宇進(jìn)行長期的連續(xù)振動(dòng)監(jiān)測，獲取全面、系統(tǒng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，掌握樓宇在不同工況和環(huán)境下的振動(dòng)特性，為結(jié)構(gòu)健康評(píng)估和維護(hù)提供依據(jù)。

短期專項(xiàng)監(jiān)測：在特定時(shí)期或針對(duì)特定事件，如施工期間、地震發(fā)生后等，進(jìn)行短期的專項(xiàng)振動(dòng)監(jiān)測，以便及時(shí)了解樓宇在這些特殊情況下的振動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

移動(dòng)監(jiān)測：利用便攜式振動(dòng)監(jiān)測設(shè)備，對(duì)樓宇的某些特定區(qū)域或部位進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)測，補(bǔ)充固定監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，提高監(jiān)測的全面性和靈活性。

數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪、校準(zhǔn)等預(yù)處理操作，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。

特征提取與分析：提取振動(dòng)數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵特征，如峰值、均方根值、頻譜特性等，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析、信號(hào)處理等方法，對(duì)特征進(jìn)行分析和解讀，評(píng)估樓宇的振動(dòng)狀態(tài)。

健康評(píng)估與診斷：根據(jù)振動(dòng)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，結(jié)合樓宇的結(jié)構(gòu)模型和歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)，對(duì)樓宇的健康狀況進(jìn)行評(píng)估和診斷，判斷是否存在結(jié)構(gòu)損傷、缺陷等問題，并預(yù)測其發(fā)展趨勢。

異常檢測與預(yù)警：設(shè)定合理的振動(dòng)閾值和預(yù)警規(guī)則，當(dāng)監(jiān)測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)超出正常范圍或出現(xiàn)異常變化時(shí)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，并通過短信、郵件、APP推送等方式通知相關(guān)人員，以便采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

應(yīng)用案例

地震預(yù)警：振動(dòng)傳感器可以感測地震等自然災(zāi)害的振動(dòng)，及時(shí)切斷燃?xì)饣螂娫?，防止二次?zāi)害發(fā)生。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測：長期監(jiān)測建筑物的振動(dòng)情況，評(píng)估建筑物的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。

環(huán)境影響評(píng)估：調(diào)查房屋周邊的環(huán)境因素，評(píng)估它們對(duì)房屋震動(dòng)的影響，預(yù)測未來可能對(duì)房屋產(chǎn)生的影響。

方案優(yōu)勢

全面性：能夠?qū)怯畹恼駝?dòng)進(jìn)行全面、多維度的監(jiān)測，涵蓋振動(dòng)加速度、位移、頻率、應(yīng)力應(yīng)變等多個(gè)參數(shù)，為評(píng)估樓宇的振動(dòng)狀態(tài)提供豐富的數(shù)據(jù)支持。

實(shí)時(shí)性：通過的數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇振動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和快速響應(yīng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常情況，確保能夠在時(shí)間采取措施。

準(zhǔn)確性：采用高精度的傳感器和專業(yè)的數(shù)據(jù)處理分析軟件，能夠準(zhǔn)確地獲取和分析振動(dòng)數(shù)據(jù)，提高監(jiān)測結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

智能化：借助智能算法和模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析、健康評(píng)估和異常預(yù)警，提高監(jiān)測效率和管理水平，減少人工干預(yù)。

靈活性：監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)不同的樓宇結(jié)構(gòu)和監(jiān)測需求，靈活配置傳感器的數(shù)量、位置和監(jiān)測參數(shù)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。