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)自動生成難題。

監(jiān)測目的

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

提升居住舒適度：通過監(jiān)測和控制振動，減少不必要的振動干擾，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)行等對樓宇振動的影響，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，實時采集振動數(shù)據(jù)。例如394A三軸微振動傳感器和374A單軸微振動傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測房屋建筑的振動情況。

394A系列產(chǎn)品是一款低頻微振動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轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心?？刹捎镁哂兴{(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：對采集到的大量振動數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和存儲，運(yùn)用專業(yè)的算法和模型，如時域分析、頻域分析、模態(tài)分析等，提取有用的振動特征信息，評估樓宇的振動狀態(tài)和健康狀況。

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

監(jiān)測內(nèi)容

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

振動位移：記錄樓宇結(jié)構(gòu)的位移變化，了解其在振動作用下的變形情況，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，實時記錄位移數(shù)據(jù)，評估穩(wěn)定性。

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

應(yīng)力應(yīng)變：監(jiān)測樓宇結(jié)構(gòu)在振動過程中的應(yīng)力應(yīng)變變化，了解結(jié)構(gòu)的受力情況和損傷程度，實時監(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：對樓宇進(jìn)行長期的連續(xù)振動監(jiān)測，獲取全面、系統(tǒng)的振動數(shù)據(jù)，掌握樓宇在不同工況和環(huán)境下的振動特性，為結(jié)構(gòu)健康評估和維護(hù)提供依據(jù)。

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

移動監(jiān)測：利用便攜式振動監(jiān)測設(shè)備，對樓宇的某些特定區(qū)域或部位進(jìn)行移動監(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)計分析、信號處理等方法，對特征進(jìn)行分析和解讀，評估樓宇的振動狀態(tài)。

健康評估與診斷：根據(jù)振動數(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)，對樓宇的健康狀況進(jìn)行評估和診斷，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)定合理的振動閾值和預(yù)警規(guī)則，當(dāng)監(jiān)測到的振動數(shù)據(jù)超出正常范圍或出現(xiàn)異常變化時，及時發(fā)出預(yù)警信號，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：振動傳感器可以感測地震等自然災(zāi)害的振動，及時切斷燃?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)測建筑物的振動情況，評估建筑物的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。

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

方案優(yōu)勢

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

實時性：通過的數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)，實現(xiàn)對樓宇振動的實時監(jiān)測和快速響應(yīng)，及時發(fā)現(xiàn)振動異常情況，確保能夠在時間采取措施。

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，實現(xiàn)對振動數(shù)據(jù)的自動分析、健康評估和異常預(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。