一种无线加速度计监测建筑结构火灾倒塌的监测方法技术

本发明专利技术提供了一种无线加速度计监测建筑结构火灾倒塌的监测方法，包括如下步骤：1)选用非金属外壳对传感器提供高温防护，并在外壳内封装其它防火材料，并上覆防火毯提供提供额外的热保护。2)基于建筑物结构类型，根据建筑物使用情况及火灾蔓延工况，利用无人机等非接触式手段在建筑物梁、板、柱的最大弯矩处以及节点处布置传感器模块，即为建筑物振动监测点。3)利用无线Lora传输技术，无线加速度传感器将采集到的加速度数据传输至无线网关，无线网关再汇总至LabVIEW采集平台。4)根据加速度数据，应用分析转换方法识别建筑物各个模态的振动特性，同时在LabVIEW平台上以图像形式实时显示出来，以方便消防现场指挥及时了解火灾时结构的变化。时结构的变化。时结构的变化。

【技术实现步骤摘要】
一种无线加速度计监测建筑结构火灾倒塌的监测方法


[0001]本专利技术涉及一种通过无线加速度计对建筑结构火灾下倒塌进行监测的方法。

技术介绍

[0002]国内外学者对火灾时不同类型结构的倒塌机理、预警方法等进行了深入研究，取得了诸多代表性的成果。
[0003]实际的建筑火灾时结构何时倒塌则很难准确预报。因为火灾的发生往往是突发事件，结构的倒塌不仅与结构类型有关，同时与建筑内的可燃物及其分布、火灾的轰燃与回燃、火灾传播蔓延方式、天气和气候环境等有关，还与消防灭火的方式有关。常用的健康监测方法，通过实时监测火灾时结构的位移、速度和加速度来确定结构的动力特性变化以判断结构何时倒塌也是很难行得通的，因为此时的火场充斥着大量燃烧余烬、消防用水或者泡沫和大量的高温烟气。
[0004]因此，需要研究一种新的监测方法，对火灾时不同类型建筑结构的倒塌进行预警。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种无线加速度计监测建筑结构火灾倒塌的监测方法，然后通过数据分析判断结构是否处于安全状态。
[0006]本专利技术解决这些技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种无线加速度计监测建筑结构火灾倒塌的监测方法，包括如下步骤：
[0008](1)利用非金属耐火材料，加工形成传感器防护盒，与无线振动传感器组合形成的传感器模块能够抵抗1200℃高温；
[0009](2)根据结构类型与火灾蔓延情况，识别判断振动监测点，振动监测点为建筑物梁、板、柱的最大弯矩处以及应力集中处；
[0010](3)利用无人机等无接触方式将振动传感器模块布置于测点位置。
[0011](4)将振动传感器信号连接至无线网关，利用无线Lora传输技术，无线加速度传感器将采集到的加速度数据传输至无线网关，无线网关再汇总至LabVIEW采集平台；
[0012](5)根据测得的钢框架结构在X、Y和Z三个方向的加速度，应用功率谱法、随机减量(RDT)法、希尔伯特
‑
黄转换(HHT)法、Ibrahim时域识别(ITDIM)中的一种识别试验框架结构的各个模态的振动频率、阻尼比和振型；
[0013](6)基于LabVIEW平台，实时显示功率谱、均方差、带宽、阻尼比、强度等曲线，并转换为功率谱密度分析曲线。
[0014]2.根据权利要求1所述的一种无线加速度计监测建筑结构火灾倒塌的监测方法，其特征在于：所述振动传感器模块与测点位置之间的连接方式包括粘接、机械连接、磁性连接，以使得所述振动传感器模块与建筑物之间形成刚性连接。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0016]1)本专利技术利用建筑物火灾时关键节点位置的动力特性，充分反映了建筑物整体的
耐火极限，相较于传统的局部测量方法，提升了火灾倒塌监测的有效性，为消防救援工作提供了更精确的技术支持。
[0017]2)无线振动传感器无需提前布线，在实际应用中减少了消防救援人员的涉险时间，配合Labview采集平台，实现对建筑物倒塌的实时监测与实时预警。
附图说明
[0018]图1为数据分析流程框图；
[0019]图2为建筑物平面图；
[0020]图3为建筑物侧立面图；
[0021]图4为火灾蔓延工况图；
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本实施例提供了一种无线加速度计监测钢框架结构火灾倒塌方法，包括如下步骤：
[0024](1)利用非金属耐火材料，加工形成传感器防护盒，与无线振动传感器组合形成的传感器模块能够抵抗1200℃高温而不影响测量精度与传输速率。
[0025](2)根据结构类型与火灾蔓延情况(包括但不限于同楼层间与不同楼层间的火灾蔓延)，识别判断振动监测点，一般为建筑物梁、板、柱的最大弯矩处以及应力集中处，且监测点应远离燃烧区域进行，有效避免直接的火灾冲击。
[0026](3)利用无人机等无接触方式将振动传感器模块布置于测点位置，连接方式包括粘接、机械连接、磁性连接等，并与建筑物之间形成刚性连接，确保传感器测量数据的准确性。
[0027](4)将振动传感器信号连接至无线网关，利用无线Lora传输技术，无线加速度传感器将采集到的加速度数据传输至无线网关，无线网关再汇总至LabVIEW采集平台。
[0028](5)根据测得的钢框架结构在X、Y和Z三个方向的加速度，应用功率谱法、随机减量(RDT)法、希尔伯特
‑
黄转换(HHT)法、Ibrahim时域识别(ITDIM)等识别试验框架结构的各个模态的振动频率、阻尼比和振型。
[0029](6)基于LabVIEW平台，实时显示功率谱、均方差、带宽、阻尼比、强度等曲线，并转换为功率谱密度分析曲线，为倒塌预警及消防现场指挥决策提供技术支持。
[0030]实施例
[0031]某1
×
2跨2层钢框架结构发生火灾后，利用本方法对其动力特性及倒塌进行分析与预警。钢框架结构的一层层高3.5m、二层层高3.0m，结构的梁、柱均为H型钢，钢梁截面为HN250
×
125
×6×
9,钢柱截面为HW200
×
200
×8×
12，钢筋混凝土楼板厚120
㎜
。试验框架结构的平面图、侧立面图见图2
‑
图3。
[0032]基于建筑物结构类型，根据建筑物不同情况的火灾蔓延工况设置振动监测点，火
灾蔓延工况包括同楼层间与不同楼层间的火灾蔓延，如图4所示。利用无人机等非接触式手段，将振动监测传感器通过粘接、机械连接、磁性连接等方式布置于监测点，振动监测点设置在梁柱节点位置，远离高温区域，如图中测点1
‑
6所示。
[0033]利用无线Lora传输技术，无线加速度传感器将采集到的加速度数据传输至无线网关，无线网关可通过RS485接口将数据汇总至监控计算机的LabVIEW平台或通过4G/5G信号传输至云平台。根据测得的钢框架结构在X、Y和Z三个方向的加速度，应用功率谱法、随机减量(RDT)法、希尔伯特
‑
黄转换(HHT)法、Ibrahim时域识别(ITDIM)等识别试验框架结构的各个模态的振动频率、阻尼比和振型，同时在LabVIEW平台上以图像形式实时显示出来，以方便消防现场指挥及时了解火灾时结构的变化。
[0034]以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的设计构思并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，利用此构思对本专利技术进行非实质性的改动，均属于侵犯本专利技术保护范围的行为。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线加速度计监测建筑结构火灾倒塌的监测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)利用非金属耐火材料，加工形成传感器防护盒，与无线振动传感器组合形成的传感器模块能够抵抗1200℃高温；(2)根据结构类型与火灾蔓延情况，识别判断振动监测点，振动监测点为建筑物梁、板、柱的最大弯矩处以及应力集中处；(3)利用无人机等无接触方式将振动传感器模块布置于测点位置。(4)将振动传感器信号连接至无线网关，利用无线Lora传输技术，无线加速度传感器将采集到的加速度数据传输至无线网关，无线网关再汇总至LabVIEW采集平台；(5)根据测得的钢框架结构在X、...

【专利技术属性】
技术研发人员：董毓利，齐建全，张大山，房圆圆，杨川，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：