建筑结构健康监测与安全监控系统

建筑结构健康监测与安全监控系统团队成员：吕增威徐俊逸陈晓徐祥伟郝岩陈花田傲然王建斌

指导教师：魏振春韩江洪汇报提纲课题背景1234作品介绍关键技术应用案例5效益与市场前景课题背景1社会背景法国戴高乐机场2E候机厅倒塌麦加大清真寺塔吊倒塌合肥五里墩立交桥桥墩损坏四川南充在建建筑坍塌统计数据：建筑安全事故中56%由结构问题引起课题背景建筑结构健康监测研究现状建筑结构健康监测与安全监控是一门新兴的交叉学科其发展大致经历了以下三个阶段：外部观察、专业经验简单数据处理大致结论传感技术、动态测试信号处理建模计算信号处理融合知识处理全局监测国内外研究现状现有监测手段主要依靠现场人工监测与定期人工巡检，无法实时，在线，全面的反映建筑结构的健康状况已有在线监测系统造价高，功能单一，非全寿命，有线测量，扩展性差建筑结构健康监测与安全监控系统作品介绍2作品架构数据采集--多功能传感器采集节点环境载荷：风速风向、温度；几何变形：位移、挠度；静力反应：应变、加速度；支持ADC、IIC、RS485、脉冲型等多种信号类型传感器；作品介绍低功耗技术，单次充电可连续工作3年设计了有限元分析模型下的传感器布点优化方法，解决了传感器优化布点问题提出了基于配置表和无线重编程技术的平台设计和维护方法，大大提升了平台适用性多功能传感器采集节点振动信号处理模块应变信号处理模块485分线扩展模块作品介绍数据采集--可扩展的基本信号处理模块多路信号同步化分布式采集可通过扩展模块进行级联扩充国内外市场只存在单机版振动监测系统，价格高达数万元且不配备对外数据接口，无法实现在线振动信号监测，我们提出了一种基于变采样长度相关滤波的不平衡振动信号提取方法。即插即用、过渡板连接提供标定校正航空插头及屏蔽电缆防雷防雨设计监测精度可选择作品介绍数据传输—中继节点、汇聚节点支持有线/无线传输针对短距无线自组织网络，设计了无线传感节点的跨层优化协议，有效提升了网络性能面向大型建筑结构电磁屏蔽和干扰强的通信环境，系统设计了现场总线+短距无线自组织网络+无线局域网+无线公网的4层异构组网方法提出了一种适用于树型拓扑结构的无线组网方法，解决了数据可靠传输和网络拓展性的问题汇聚节点中继节点开发了PC端、平板电脑、手机、网站等全平台软件利用人工智能技术、大数据分析技术，结合土木领域知识库、专家系统等，根据所建立的有限元分析模型，对采集的信息进行深度挖掘，提高建筑结构健康监测的准确性获得软件著作5项：2015SR113732、2013SR127409、2012SR027753、2012SR112232、2012SR111790作品介绍分析处理—全平台软件Web网站软件WinForm桌面软件Android平板电脑软件提供灵活的数据接口监测数据直接作参数适应于业内工程人员习惯传统设备人工、离线、非实时依赖人工进行参数修改缺少高效方便的数据接口本系统实时、在线、全寿命作品原理关键技术3关键技术传感器优化布点方法——降低部署成本一种基于自适应差分进化的多目标传感器优化布点方法识别误差最小原则——剔除对结构振型独立性影响小的自由度模态应变能法——保留模态响应大的自由度模型缩减法——删除次要自由度，保留主要自由度插值拟合法——根据已测点的响应构造未测点的响应结构领域关键技术关键技术低功耗技术——保障长期在线监测数据采集方法无线数据传输策略精简通信协议设计无线在应用下载技术——通用性和易用性底层系统配置表远程下载采集节点、中继节点程序远程更新无线组网方法——最优化覆盖建筑监测区域一种适用于树型拓扑结构的无线组网方法信息领域关键技术关键技术获发明专利1项、实用新型1项、在实审发明专利4项、软著5项知识产权201210516010.1一种适用于在线动平衡的不平衡信号提取法201410577465.3一种基于自适应差分进化的多目标传感器优化布点方法201410662648.5一种适用于树型拓扑结构的无线组网方法201410752750.4一种基于变采样长度相关滤波的不平衡信号提取201310123238.9一种建筑施工现场生产安全监控系统及使用方法201320177669.9一种建筑施工现场生产安全监控系统2015SR113732重大建筑结构健康监测系统软件2013SR127409基于Web的建筑结构健康监测系统管理软件2012SR027753基于物联网的桥梁结构健康监测系统软件2012SR112232基于物联网的建筑结构健康监测系统软件2012SR111790基于Android的建筑结构健康监测软件作品认证通过安徽省电子产品监督检验（2014皖电检所字032号）应用案例4安徽淮南大剧院应用案例本作品已在安徽省淮南大剧院、河南省中牟县国家农业公园地标建筑“领头雁”上稳定运行超过17个月。河南中牟“领头雁”福建省海峡会展中心云南昆明西山万达北塔楼1.安装前准备2.安装现场3.安装效果4.监测结果淮南剧院监测实施过程1.传感器标定2.布点方案3.安装现场4.安装效果领头雁结构监测实施过程6.午后钢梁温度达到峰值，随着太阳落山，钢梁表面温度逐渐下降8.监测点时域振动波形变换后得到的各阶振型满足设计要求7.由位移监测云图得监测点位移自下而上逐步增大5.软件分析处理领头雁结构监测实施过程江苏东华测试股份有限公司美国国家仪器公司名称定位监测精度技术优势平均价格东华测试施工期检测符合标准传感器技术、设备级适中NI施工期检测符合标准信号处理技术、设备级昂贵本作品全寿命监测符合标准数据分析、系统级适中情报（公开）来源：NI公司WSN专项介绍网站：/wsn/zhs/.东华测试公司上市首轮招股意向书：第六节业务和技术部分对比分析效益与市场前景52014年，安徽富煌钢构股份有限公司利用本系统技术完成的安徽淮南大剧院、河南中牟领头雁建筑项目，新增效益137.8万元。经济效益分析市场前景本作品符合国家公共安全的要求和建筑行业发展的需求。国家强制规定建筑安全投入为建筑总投入的2%-3%，目前，建筑安全的总花费占到了建筑总投入的4%-6%，2015年市场容量约6000亿元。可用于大型公共钢结构建筑、大型钢构厂房桁车、大型塔吊平台等结构健康监测，市场前景广阔。大型公共钢结构建筑大型钢构厂房桁车大型塔吊平台团队情况介绍技术