敲黑板 | 建筑為什么要做結構健康監測？

上一期我們發了一篇建筑結構健康監測的內容，很多網友不太理解，建筑還需要做監測，鋼筋水泥搭建起來的房子，哪有說塌就塌的。其實建筑跟人一樣，也是有“生命體征”，平時也會出現的一些“疾病”，如果沒有及時發現"病情"，早日醫治，慢慢會演變成沉降、傾斜、裂縫、坍塌等重疾或者惡疾。

建筑結構健康監測能夠實時監控建筑的狀態，值的注意的是【監測】和【檢測】是不一樣的，檢測就好比人感到不舒服，去醫院接受一系列檢查；而監測就類似于戴一套設備在身上，隨時隨地監測身體狀況，得到實時的數據。這樣建筑只要一出現問題，數據里面就能立馬反饋出來。

什么是結構健康監測

結構健康監測技術是近年來新興的一種對建筑物或構筑物進行常規“體檢”和“健康”監測的重要手段，主要方法就是利用智能傳感儀器對建筑物或構筑物結構進行實時監測、動態管理和趨勢研判。

通過在被監測對象內部或表面預埋或附加各類傳感器組成監測網絡，實時感知建筑物結構對自身服役狀態、外部環境侵蝕、極端荷載作用、周邊擾動入侵等行為響應的重要信息，以便對其損傷破壞、性能退化、運營效率等健康狀況作出智能評估和決策，為建筑結構的安全使用、維護管養和壽命預測提供科學依據。

簡而言之，就是監控建筑物安全狀態的一種手段。

▲建筑結構健康監測系統示意圖

特別聲明：萬賓科技致力于城市生命線監測儀器研發、生產和銷售，文中涉及軟件系統皆為友商提供。

建筑結構監測的作用

在環境、外荷載作用下，既有建筑物產生不均勻沉降、傾斜、開裂等病害將降低結構的穩定性與可靠性，影響建筑正常使用，甚至危害結構的安全。通過對既有建筑物的幾個關鍵參數進行監測，實現建筑物的結構安全預警。重大構建筑物結構安全影響重大，在建設之初對重要構建進行監測傳感器布設，對建筑物結構安全進行全生命周期監測。

▲建筑結構健康監測模型圖

什么建筑需要做監測

超高層、大跨度建筑

其耗資巨大、結構形式復雜、工期長、使用年限長等特點，使得結構施工期間的誤差控制、結構運營期間的安全性、適用性和耐久性要求更加嚴格。為了使結構正常運營，必須對結構的性能和狀態進行實時的跟蹤監測。

老舊房屋

年代存在久遠及居住環境復雜，又加上常年失修，房屋及有可能存在一些結構問題，這樣的房屋是很有必要安裝監測設備，對房屋的動態進行長期監測，來保證居住人員的安全。

各類災后房屋

因為各類災害很容易導致房屋臨時性出現形變，沉降的情況，也需要對房屋的情況做好監測，也可以及時判斷災害對房屋是否有后續損傷。

古建筑

中國歷史悠久，有很多的古建筑現存至今，為了保護文物，讓歷史更有沉淀感。針對古建筑也需要做好監測，及時發現古建筑的變化情況，更加利于文物繕修。

結構健康監測系統組成

智能監測系統

傳感器系統主要由能夠感測環境與荷載作用、結構響應、結構幾何變形、結構耐久性這四類物理量的傳感元件組成，依據結構力學原理進行優化布設，實現對結構整體和局部性能的全面感知。

結構預警與評估系統

結構預警與評估系統主要由高性能計算機和專業分析軟件組成，其功能是對預處理過的數據進行力學分析，包括模型修正、模態識別、損傷診斷、狀態評估、壽命預測、維護決策等。

▲建筑結構健康監測系統架構圖

建筑結構監測相關硬件

敲黑板 | 建筑為什么要做結構健康監測？(圖6)

智能結構診斷器 EN300-G1

采用多維度結構健康無損SHM識別技術，集成多種自主核心算法和邊緣計算能力，對建筑和構筑物進行結構健康診斷。

創新性集成位移、沉降、傾斜、加速度、振幅、頻率、地震烈度、動態平衡、人體舒適度和結構溫濕度等10 多項指標。4G/5G智能云終端，3分鐘極簡安裝即上云。應用于橋梁、建筑、危房、隧道、管廊。

▲智能結構診斷器安裝圖

核心功能

集成10多項結構體征健康監測指標

創新性集成位移、沉降、傾斜、加速度、振幅、頻率、地震烈度、動態平衡、人體舒適度和結構溫濕度等監測指標。

邊緣終端提高彈性并減少網絡負載

超級邊緣終端集成多維感知、自主算法、邊緣計算、存儲、儲能、加密和5G/4G通信于一體，原始數據不必傳回云端。

隨需應變的開放平臺與數據服務

AIoT開放平臺實時解算毫米級衛星定位、撓度、索力、伸縮縫、船撞報警、電子羅盤等數據服務。

無損SHM結構健康診斷識別技術

SHM技術利用多自由度微振動診斷算法、無損采集技術和多層次分析發現結構早期損傷與隱患。

超小尺寸1.5毫米級全球衛星定位

難以置信的超小尺寸設計，支持北斗、GLONASS、GPS、Galileo等1.5毫米級全球衛星定位服務能力。

云邊端架構，AIoT彈性延展能力

云邊端協同架構讓每個單元相互獨立亦可組合拼圖，勾勒“一機一物一城”的數字孿生城市全景。

即裝即用，使用成本下降95%