基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统，包括由多个监测无线传感器组成的无线传感器网络(1)、与无线传感器网络(1)信号相连的控制单元(2)和与控制单元(2)和无线传感器网络(1)信号相连的移动终端(3)，所述无线传感器网络(1)包括置于房屋屋内电线线路交叉汇聚处的至少一个电压电流型传感器(11)、置于墙体易发生裂缝、塌陷部位的至少一个振动弦式传感器(12)。本实用新型专利技术的房屋裂缝倒塌安全监测系统,实时监控裂缝，及时发现房屋的倒塌的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统
本专利技术属于房屋安全监测设备
，特别是一种基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统。
技术介绍
房屋建筑如办公室，宿舍，商场等无处不在，无论工作还是休息，我们都或多或少活动与各式各样的房屋建筑之中。因此，房屋建筑的安全问题与我们自身的安全息息相关。房屋建筑越到处都有，伴随这些建筑存在的问题也有许多，而且是不可避免的。房屋建筑存在的时间越久，其安全问题也会日益显现出来了，时常出现如下现象：现象一，很多建筑在使用一定年限后，墙体会出现大量的裂缝，这些裂缝随着时间的推移不断加宽加长，而且有些裂缝使得管道出现渗漏情况，造成漏电漏水等不安全事件；现象二，随着时间的推移，地基基础出现不均匀沉降对建筑的质量也有很大的影响，比如会引起墙体的倾斜，严重的会导致房屋坍塌，威胁到屋内人员的生命安全；现象三，拥有古建筑的城市并不多，可见这些古代房屋建筑是多么的珍贵。由于古代建筑存在时间较久，并且大多是木制结构，对于建筑基础结构腐烂，防火等危险因素，更加需要高度的关注。上述问题并没有在现行的方案中找到解决的办法。如临时性加固，或者禁止人员进入，但还是不能够引起重视，并不能够在第一时间处理潜在的安全隐患。现有技术存在的问题是：对房屋建筑的裂缝缺乏实时监控，对房屋建筑的倒塌缺乏安全预警。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统,实时监控裂缝，及时发现房屋的倒塌的安全隐患。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统，包括由多个监测无线传感器组成的无线传感器网络1、与无线传感器网络1信号相连的控制单元2和与控制单元2和无线传感器网络1信号相连的移动终端3，所述无线传感器网络1包括置于房屋屋内电线线路交叉汇聚处的至少一个电压电流型传感器11、置于墙体易发生裂缝、塌陷部位的至少一个振动弦式传感器(12)。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1、实时监控裂缝：传感器节点实时监测房屋墙体是否有裂缝产生，以及产生裂缝的宽度，第一时间将产生裂缝的宽度、位置信息发送到监控室。2、及时发现房屋的倒塌的安全隐患：房屋墙体裂缝扩展变化大时，存在引起房屋倒塌的危险，通过实时监测房屋墙体裂缝的扩展速率，当超过安全极限值时立即发送预警信息到监控室和移动终端。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统的现场布置示意图。图2为位移传感器的工作原理图。图3为本专利技术基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统的结构框图。图中，方形框表示电流电压型传感器的部署位置，三角框表示弦振动式传感器的部署位置，菱形框表示位移传感器的部署位置。具体实施方式如图1所示，本专利技术基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统，包括由多个监测无线传感器组成的无线传感器网络1、与无线传感器网络1信号相连的控制单元2和与控制单元2和无线传感器网络1信号相连的移动终端3，所述无线传感器网络1包括置于房屋屋内电线线路交叉汇聚处的至少一个电压电流型传感器11、置于墙体易发生裂缝、塌陷部位的至少一个振动弦式传感器(12)。作为改进，所述无线传感器网络1还包括置于房屋支柱上部或顶端的位移传感器13。作为进一步改进，所述无线传感器网络1还包括脉冲型传感器14、烟雾传感器15，所述脉冲型传感器14置于墙体根基部位，以监测外部动载荷对墙体的影响，烟雾传感器15置于环境干燥尤其是木制结构的房屋内。所述无线传感器网络1，用于实时感知房屋裂缝、倾斜、倒塌信号；所述控制单元2，用于接收、存储、查询、显示房屋裂缝、倾斜、倒塌信号；所述移动终端3，用于接收、查询房屋裂缝、倾斜、倒塌信号。实现本专利技术目的的有效措施，首先是电压电流型传感器，选择在电线线路交叉位置和绝缘层易脱落位置处部署，实时监测线路的电流电压变化情况，第一时间上传发生漏电现象的位置；其次是对房屋裂缝进行监测的传感器，房屋建筑的墙体产生裂缝有以下几种原因，根据不同起因选择相应的节点部署位置：第一种是因为地基不均匀沉降引起的，这种裂缝一般为有方向、倾斜的裂缝，多出现在纵墙墙体的下部。因此我们建议在纵墙墙体的两端中下部位，安放位移传感器和弦振动式传感器，用于监测墙体两端高度的变化情况和产生裂缝的变化情况；第二种是支撑力不足引起的裂缝，多出现在支柱下部1/3高度附近，当墙体质量不好时，也会出现裂缝。因此我们建议在承重力交大的支柱下部安放弦振动是传感器，实时监测支柱的承重力变化情况和产生裂缝的变化情况；第三种是气温变化引起的裂缝，一般多为粉刷裂缝，也有出现在窗口或门框附近的裂缝。因此，针对年久的建筑，可以选择在门框，窗户附近的墙体安放传感器节点，监测该位置是否有裂缝产生；其他原因如房屋周围存在施工时产生的一些振动也会引起裂缝或者墙体位移，如图2可根据具体情况在墙体地基部位和房梁位置安放传感器节点，监测墙体和房梁是否存在位移变化情况。其中，前两种原因引起的裂缝会严重影响到房屋的安全使用，存在导致房屋倒塌的危险。其他类型传感器如脉冲型传感器可安置于墙体的根基部位，监测外部动载荷对墙体的影响。最后，所有传感器相互协调工作，将监测到的电压电流、墙体裂缝扩展速率等信息通过无线模块发送至控制系统，实现对房屋安全的实时监测，同时将监测信息发送到管理人员的手持移动设备中，第一时间掌握监测情况。本专利技术的工作过程如下：首先，部署于房屋中的传感器节点之间自组织形成无线传感器网络，由于目前的传感器节点内置的无线通信模块都支持ZigBee协议，所以该网络采用的通信协议为ZigBee协议。其次，传感器节点采集到的信息会在支持ZigBee协议的路由器处融合，ZigBee网络协调器则将网络通信协议进行转换，输出成支持Wi-Fi协议或者TD-LTE通信方式的协议，分别将采集到的数据发送到移动终端和控制室。移动终端一般为手机，因其通信方式同时支持Wi-Fi协议与TD-LTE方式。控制室中的显示模块，默认显示器，显示实时监测到的信息。存储模块，默认为硬盘，用于将上传的数据进行保存。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统，包括由多个监测无线传感器组成的无线传感器网络(1)、与无线传感器网络(1)信号相连的控制单元(2)和与控制单元(2)和无线传感器网络(1)信号相连的移动终端(3)，其特征在于：所述无线传感器网络(1)包括置于房屋屋内电线线路交叉汇聚处的至少一个电压电流型传感器(11)、置于墙体易发生裂缝、塌陷部位的至少一个振动弦式传感器(12)。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的房屋裂缝倒塌安全监测系统，包括由多个监测无线传感器组成的无线传感器网络(1)、与无线传感器网络(1)信号相连的控制单元(2)和与控制单元(2)和无线传感器网络(1)信号相连的移动终端(3)，其特征在于：所述无线传感器网络(1)包括置于房屋屋内电线线路交叉汇聚处的至少一个电压电流型传感器(11)、置于墙体易发生裂缝、塌陷部位的至少一个振动弦式传感器(12)。2.根据权利要求1所述的房屋裂缝倒塌安全监测系统，其特征在于：所述无线传感器网络(1)还包括置于房屋支柱上部或顶端的位移传感器(13)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，牛俊明，王凯，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32