一种土木工程建筑监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种土木工程建筑监测系统，包括光纤传感器组、周围环境采集模块、人机操作模块、中央处理器、预测分析模块、专家评估模块、动力学模型建立模块、仿真分析模块、虚拟传感器。本发明专利技术通过对土木工程建筑的钢筋结构所受的压力、应力、湿度等数据以及土木工程建筑周围天气和图像数据的采集，实现了对建筑情况的全方位实时监测，从而得出建筑情况的多种评估结果，检测结果精确度高；通过建筑动力学模型的构建，实现了对建筑的后续情况的预测和仿真分析，可以及时发现建筑中产生的问题，也可以将各种治理方案转换成参数后作用于所建立的建筑动力学模型，实现了治理方案的合理选择。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑监测系统，具体涉及一种土木工程建筑监测系统。
技术介绍
传统的建筑仅仅依靠结构的抗力来抵抗突发事故，人为参与调控机会较少，巨大的外来力量瞬间对建筑实现致命损伤，同时高层建筑结构的设计使用年限基本都是几十年以上，其在长期环境作用下，结构的疲劳效应、材料老化等都会对结构产生很大的影响，使得结构抗力下降，导致危机人们生命安全的灾难发生。传统的对建筑监测时，监测人员基本是运用简单的方法进行监测，例如目测法、发射光谱法、声发射法、回弹法、渗漏试验法、脉冲回波法、射线法等，这些都是对结构进行的周期性检测。这些监测技术存在着很多缺陷，例如：整体性差，只是对结构的局部进行监测，且数据都是静态的，建筑的变形情况的发展情况会怎么样，以及这些变形数据会带来的安全隐患都无法进行预测分析；安全性差，要人亲自操作，不能在危险的地方工作；实时性差，要经过后期处理才能知道结构的状态，不能实时的监测，效率较低；智能化程度低，先进技术综合应用程度较低，限制了人们生活的智能化。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种土木工程建筑监测系统，通过对土木工程建筑的钢筋结构内的应力、压力、湿度等数据以及土木工程建筑周围天气和图像数据的采集，实现了对建筑情况的全方位实时监测，从而得出建筑情况的多种评估结果，检测结果精确度高；通过建筑动力学模型的构建，实现了对建筑的后续情况的预测和仿真分析，可以及时发现建筑中产生的问题，也可以将各种治理方案转换成参数后作用于所建立的建筑动力学模型，实现了治理方案的合理选择；通过北斗短报文通讯技术进行数据的传输，降低成本的同时保证了数据的实时传输。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种土木工程建筑监测系统，包括光纤传感器组，浇注在土木工程建筑的钢筋结构，用于进行该钢筋结构内应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据和位移数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；周围环境采集模块，用于通过架设在土木工程建筑周围的摄像头以及传感器组进行现场图像数据以及环境的气象数据的采集；并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；人机操作模块，用于用户登录；还用于输入各种控制命令和其他数据；中央处理器，用于接收光纤传感器组、周围环境采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；还用于将完成标记的数据转换成动力学模型建立模块所能识别的数据格式发送到动力学模型建立模块；用于根据人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于用户注册、权限管理和密码修改；预测分析模块，用于根据接收到的光纤传感器组数据、周围环境数据值进行所述土木工程建筑情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；专家评估模块，用于储存各类典型的钢筋结构的应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据、位移数据、周围环境的气象数据及其所可能带来的建筑安全隐患模型；还用于将接收到的钢筋结构的应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据、位移数据、周围环境的气象数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；动力学模型建立模块，用于通过ADAMS根据中央处理器所发送的数据和控制命令生成各种建筑动力学模型；仿真分析模块，用于驱动参数变化的，与动力学模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使建筑动力学模型运动；还用于根据接收的控制命令进行建筑动力学模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在建筑动力学模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；仿真分析模块通过循环执行仿真分析算法或仿真分析方法，将结果反馈给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示数据；优选地，所述预测分析模块包括图形绘制模块，用于根据监测数据绘制各种曲线图。对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。优选地，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或实时数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同监测点的监测结果随钢筋结构位置变化的变化规律。优选地，还包括一电子显示屏和一雾屏显示屏，电子显示屏用于进行输入的以及监测到数据的显示，并基于检测到的数据输出表征建筑变形情况的二维结果图、三维结果图；雾屏显示屏用于建筑动力学模型的显示。优选地，所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块。优选地，所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘，所述图片输入模块采用扫描仪、摄像头或USB接口导入。优选地，还包括一供电装置，供电装置为太阳能发电机、风力发电机中的一种或两种。本专利技术具有以下有益效果：通过对土木工程建筑的钢筋结构内的应力、压力、湿度等数据以及土木工程建筑周围天气和图像数据的采集，实现了对建筑情况的全方位实时监测，从而得出建筑情况的多种评估结果，检测结果精确度高；通过建筑动力学模型的构建，实现了对建筑的后续情况的预测和仿真分析，可以及时发现建筑中产生的问题，也可以将各种治理方案转换成参数后作用于所建立的建筑动力学模型，实现了治理方案的合理选择；通过北斗短报文通讯技术进行数据的传输，降低了成本同时保证了数据的实时传输；通过雾屏显示屏的使用，可以使得物理模型呈现三维模型的状态，方便了用户的观察；同时还可以将平时的周期性检测过程中的数据输入系统进行分析，使用方便，适用范围广。附图说明图1为本专利技术实施例一种建筑施工信息化动态监测系统的系统框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种土木工程建筑监测系统，包括光纤传感器组，浇注在土木工程建筑的钢筋结构，用于进行该钢筋结构内应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据和位移数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；周围环境采集模块，用于通过架设在土木工程建筑周围的摄像头以及传感器组进行现场图像数据以及环境的气象数据的采集；并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；还包括设置在监控中心的人机操作模块，用于用户登录；还用于输入各种控制命令和其他数据；中央处理器，设置在监控中心，用于接收光纤传感器组、周围环境采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；还用于将完成标记的数据转换成动力学模型建立模块所能识别的数据格式发送到动力学模型建立模块；用于根据人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于用户注册、权限管理和密码修改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土木工程建筑监测系统，其特征在于，包括光纤传感器组，浇注在土木工程建筑的钢筋结构，用于进行该钢筋结构内应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据和位移数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；周围环境采集模块，用于通过架设在土木工程建筑周围的摄像头以及传感器组进行现场图像数据以及环境的气象数据的采集；并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；人机操作模块，用于用户登录；还用于输入各种控制命令和其他数据；中央处理器，用于接收光纤传感器组、周围环境采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；还用于将完成标记的数据转换成动力学模型建立模块所能识别的数据格式发送到动力学模型建立模块；用于根据人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于用户注册、权限管理和密码修改；预测分析模块，用于根据接收到的光纤传感器组数据、周围环境数据值进行所述土木工程建筑情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；专家评估模块，用于储存各类典型的钢筋结构的应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据、位移数据、周围环境的气象数据及其所可能带来的建筑安全隐患模型；还用于将接收到的钢筋结构的应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据、位移数据、周围环境的气象数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；动力学模型建立模块，用于通过ADAMS根据中央处理器所发送的数据和控制命令生成各种建筑动力学模型；仿真分析模块，用于驱动参数变化的，与动力学模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使建筑动力学模型运动；还用于根据接收的控制命令进行建筑动力学模型的分解、切割、放大和缩小；虚拟传感器，为在建筑动力学模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；仿真分析模块通过循环执行仿真分析算法或仿真分析方法，将结果反馈给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示数据。...

【技术特征摘要】
1.一种土木工程建筑监测系统，其特征在于，包括光纤传感器组，浇注在土木工程建筑的钢筋结构，用于进行该钢筋结构内应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据和位移数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；周围环境采集模块，用于通过架设在土木工程建筑周围的摄像头以及传感器组进行现场图像数据以及环境的气象数据的采集；并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；人机操作模块，用于用户登录；还用于输入各种控制命令和其他数据；中央处理器，用于接收光纤传感器组、周围环境采集模块发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗信息进行标记后发送到数据库进行储存，将完成标记的数据发送到预测分析模块和专家评估模块；还用于将完成标记的数据转换成动力学模型建立模块所能识别的数据格式发送到动力学模型建立模块；用于根据人机操作模块输入的数据在数据库内调用相应的数据发送到显示屏进行显示；用于接收人机操作模块输入的控制命令，并按照预设的算法将其发送到指定的模块；还用于用户注册、权限管理和密码修改；预测分析模块，用于根据接收到的光纤传感器组数据、周围环境数据值进行所述土木工程建筑情况的评估预测分析，并将得到的结果预测发送到显示屏以及指定的移动终端，发送到指定的数据库进行储存；专家评估模块，用于储存各类典型的钢筋结构的应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据、位移数据、周围环境的气象数据及其所可能带来的建筑安全隐患模型；还用于将接收到的钢筋结构的应力数据、湿度数据、压力数据、加速度数据、位移数据、周围环境的气象数据与所存储的数据进行类似度对比，并将比对结果按照相似度进行升序或降序排序后，发送给显示屏；动力学模型建立模块，用于通过ADAMS根据中央处理器所发送的数据和控制命令生成各种建筑动力学模型；仿真分析模块，用于驱动参数变化的，与动力学模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61