本發(fā)明屬于公共安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于建筑物形變監(jiān)測及倒塌預(yù)警的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

建筑物尤其是高層建筑物的倒塌嚴(yán)重危及著人們的公共安全，特別是當(dāng)建筑物遭受火災(zāi)等意外情況時，建筑物倒塌的概率大幅提升，對于處于建筑物內(nèi)實施人員疏散和急救的消防人員而言，無法預(yù)知處于燃燒狀態(tài)的建筑物是否會發(fā)生倒塌，更不能預(yù)知何時會發(fā)生倒塌，通常，消防人員只能依據(jù)經(jīng)驗以及對于現(xiàn)場狀況的觀察來感知判斷，如此，對于處于危險狀態(tài)的建筑物中的人員而言并無安全預(yù)警保障。通常情況下，建筑物在發(fā)生倒塌前均會發(fā)生不同程度的形變，而形變最主要的特征參量是位移，其他如撓度、傾斜、沉降從本質(zhì)上說都是位移。在一定程度上，通過測量建筑構(gòu)件或整體的位移，可以獲知建筑空間維度上的變形，在連續(xù)的時間范圍內(nèi)測量，可以獲取建筑在時間維度上的實時變形情況。然而，由于建筑物尤其是高層建筑體積較大，形變較小，并且無法在出現(xiàn)火情時在建筑上臨時安裝傳統(tǒng)的檢測傳感器，需要采用非接觸式的遠(yuǎn)距離快速測量，因此，目前的測量設(shè)備很難實現(xiàn)的建筑物形變的精確監(jiān)測，同時也缺乏利用建筑物的形變進(jìn)行倒塌預(yù)警的系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可用于對建筑物的形變進(jìn)行監(jiān)測及并實現(xiàn)倒塌預(yù)警的系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：建筑形變監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括建筑結(jié)構(gòu)位移探測單元和預(yù)警控制單元，所述建筑結(jié)構(gòu)位移探測單元包括第一探測單元，所述第一探測單元用于檢測建筑物被測量點的位移和/或速度；所述第一探測單元包括至少一個長距探測組件，所述探測組件用于獲取至少一個被測量點的位移和/或速度變化過程；所述預(yù)警控制單元用于根據(jù)位移探測單元的測量結(jié)果進(jìn)行預(yù)警控制。

進(jìn)一步的，所述預(yù)警控制單元包括結(jié)構(gòu)模型庫，所述結(jié)構(gòu)模型庫用于存儲建筑的結(jié)構(gòu)模型信息及預(yù)警參數(shù)閾值和/或預(yù)警參數(shù)閾值的計算方法；所述結(jié)構(gòu)模型信息包括被監(jiān)測點位坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，所述預(yù)警參數(shù)包括被測量點的位移，和/或速度，和/或加速度。

進(jìn)一步的，所述第一探測單元包含多個長距探測組件，所述長距探測組件設(shè)置于調(diào)整座上，所述調(diào)整座可提供各探測組件探測方向的聯(lián)動和/或獨立調(diào)節(jié)自由度。

進(jìn)一步的，所述建筑結(jié)構(gòu)位移探測單元包括第二探測單元，所述第二探測單元包括至少一個短距探測組件，所述短距探測組件用于獲取第一探測單元的長距探測組件相對于所述長距探測組件安裝平臺的位移和/或速度之變化和/或變化過程。

進(jìn)一步的，所述第二探測單元包括多個短距探測組件，所述短距探測組件設(shè)置于調(diào)整座上，所述調(diào)整座可提供各短距探測組件探測方向的聯(lián)動和/或獨立調(diào)節(jié)自由度。

進(jìn)一步的，所述報警控制單元包括警報生成算法，所述警報生成算法包括預(yù)警參數(shù)模型，所述預(yù)警參數(shù)模型用于存儲預(yù)警參數(shù)集合，所述預(yù)警參數(shù)集合為生成警報信號的充分條件。

進(jìn)一步的，所述警報生成算法還包括步驟：s1、判斷預(yù)警參數(shù)閾值與測量值的大小關(guān)系，并將不小于對應(yīng)的預(yù)警參數(shù)閾值的測量值對應(yīng)的預(yù)警參數(shù)進(jìn)行標(biāo)記；s2、對標(biāo)記的預(yù)警參數(shù)進(jìn)行組合；s3、將組合形成的預(yù)警參數(shù)集合與預(yù)警參數(shù)模型比對，如果組合形成的預(yù)警參數(shù)集合包含任一預(yù)警參數(shù)模型，則生成警報，否則不生成警報。

進(jìn)一步的，所述警報生成算法包括第一校驗程序，所述第一校驗程序用于獲取第二探測單元數(shù)據(jù)，所述第二探測單元數(shù)據(jù)包括短距探測組件獲取的位移，和/或速度，和/或加速度。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)包括第三探測單元，所述第三探測單元包括至少一個中距探測組件，所述中距探測組件用于獲取第一探測單元的長距探測組件相對于任一中距參考位的位移和/或速度之變化和/或變化過程，所述中距參考位為系統(tǒng)安裝環(huán)境中相對固定的中距參考位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的建筑物形變監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑物形變的遠(yuǎn)程、精確的監(jiān)測，其中，位移探測單元通過設(shè)置多組探測組件提高了建筑物形變監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有效識別和排除監(jiān)測過程的一些不真實的數(shù)據(jù)，此外，預(yù)警控制單元通過對位移探測單元數(shù)據(jù)的分析可實現(xiàn)對建筑物的倒塌危險性做出一個評估，并做出準(zhǔn)確、合理的預(yù)警，從而可以有效幫助相關(guān)人員制定合理、有效的應(yīng)對措施。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明的建筑形變監(jiān)測及倒塌預(yù)警系統(tǒng)的實施例結(jié)構(gòu)框圖；

圖2所示為本發(fā)明實施例所述的警報生成算法流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的實施例的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“堅直”、“水平”、“中心”、“頂”、“底”、“頂部”、“根部”、“內(nèi)”、“外”、“外圍”、“里側(cè)”、“內(nèi)側(cè)”、“外側(cè)”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了使于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。其中，“里側(cè)”是指內(nèi)部或圍起來的區(qū)域或空間?！巴鈬笔侵改程囟ú考蛱囟▍^(qū)域的周圍的區(qū)域。

在本發(fā)明的實施例的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的實施例的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“組裝”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的實施例的描述中，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

在本發(fā)明的實施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是兩個數(shù)值之同的范圍，并且該范圍包括端點。例如:“a-b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范圍?！癮～b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范圍。

在本發(fā)明的實施例的描述中，本文中術(shù)語“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，a和/或b，可以表示：單獨存在a，同時存在a和b，單獨存在b這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”的關(guān)系。

請參閱圖1及圖2：

本實施例的建筑形變監(jiān)測及倒塌預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括建筑結(jié)構(gòu)位移探測單元和預(yù)警控制單元，所述建筑結(jié)構(gòu)位移探測單元包括第一探測單元，所述第一探測單元用于檢測建筑物被測量點的位移和/或速度；所述第一探測單元包括至少一個長距探測組件，所述探測組件用于獲取至少一個被測量點的位移和/或速度變化過程；所述預(yù)警控制單元用于根據(jù)位移探測單元的測量結(jié)果進(jìn)行預(yù)警控制。

具體而言，所述建筑結(jié)構(gòu)位移探測單元的第一探測單元是作為探測建筑物形變的主要測量單元，即通過所述的長距探測組件實現(xiàn)對建筑物形變參數(shù)的遠(yuǎn)程測量，作為具體的優(yōu)選，用于表征建筑物形變的參數(shù)可以采用形變量和形變速率，更具體而言，可以通過探測組件獲取被測建筑物上至少一個被測量點的位移和/或速度變化過程；進(jìn)一步的，所述預(yù)警控制單元通過分析位移探測單元所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警控制。值得說明的是，通常情況下，由于建筑物的形變較小，并且需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測，此外，當(dāng)建筑物處于火災(zāi)等特殊環(huán)境時，高溫火勢、煙霧等均會對建筑物形變數(shù)據(jù)的測量造成干擾，作為一種優(yōu)選的，所述探測組件為雷達(dá)探測組件，以在不同環(huán)境下對建筑物形變實現(xiàn)精確、穩(wěn)定的測量。

作為優(yōu)選的實施方案，所述預(yù)警控制單元包括結(jié)構(gòu)模型庫，所述結(jié)構(gòu)模型庫用于存儲建筑的結(jié)構(gòu)模型信息及預(yù)警參數(shù)閾值和/或預(yù)警參數(shù)閾值的計算方法；作為具體的，所述結(jié)構(gòu)模型信息包括用以體現(xiàn)被監(jiān)測點在建筑結(jié)構(gòu)模型中的相對位置的點位坐標(biāo)，建筑結(jié)構(gòu)從其功能主要由承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩個部分構(gòu)成，建筑結(jié)構(gòu)模型信息中的不同坐標(biāo)對應(yīng)著建筑的不同結(jié)構(gòu)部位，因此，不同坐標(biāo)對應(yīng)的預(yù)警參數(shù)閾值和/或預(yù)警參數(shù)閾值也是不盡相同的；作為一種具體的優(yōu)選，所述預(yù)警參數(shù)包括被測量點的位移，和/或速度，和/或加速度。

作為優(yōu)選的實施方案，所述第一探測單元包含多個長距探測組件，所述長距探測組件設(shè)置于調(diào)整座上，所述調(diào)整座可提供各探測組件探測方向的聯(lián)動和/或獨立調(diào)節(jié)自由度。通過設(shè)置多個長距探測組件可以實現(xiàn)對多個建筑物的同時監(jiān)測；或者，將每個長距探測組件對應(yīng)建筑物的不同區(qū)域，以實現(xiàn)對建筑物的全面覆蓋探測，監(jiān)測到建筑物的每個關(guān)鍵區(qū)域的形變信息，由此，一方面，可以通過匯總分析建筑物各區(qū)域的形變信息以實現(xiàn)對建筑物整體形變趨勢做出準(zhǔn)確的預(yù)測，另一方面，便于相關(guān)人員根據(jù)建筑物各區(qū)域的形變信息快速做出合理的應(yīng)對方案。進(jìn)一步的，將所述長距探測組件設(shè)置于調(diào)整座上，有利于對長距探測組件實現(xiàn)穩(wěn)定的固定，避免由于長距探測組件的不穩(wěn)定而對監(jiān)測數(shù)據(jù)造成較大的誤差，所述調(diào)整座還可提供各探測組件探測方向的聯(lián)動和/或獨立調(diào)節(jié)自由度，提高探測組件探測的靈活、準(zhǔn)確性。

作為優(yōu)選的實施方案，所述建筑結(jié)構(gòu)位移探測單元包括第二探測單元，所述第二探測單元包括至少一個短距探測組件，所述短距探測組件用于獲取第一探測單元的長距探測組件相對于所述長距探測組件安裝平臺的位移和/或速度之變化和/或變化過程。具體的，可通過所述第二探測單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)來判斷長距探測組件是否穩(wěn)定固定在其安裝平臺上，若長距探測組件相對其安裝平臺出現(xiàn)了相對位移，那么，表明長距探測組件本身處于一個不穩(wěn)定的監(jiān)測環(huán)境下，對其所監(jiān)測到的建筑物的形變數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實性會造成較大的影響，出現(xiàn)假象的測量數(shù)據(jù)。由此，應(yīng)當(dāng)對長距探測組件的監(jiān)測數(shù)據(jù)做出修正，或者直接將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)視為無效。反之，若長距探測組件相對其安裝平臺沒有相對位移，那么說明長距探測組件本身并未發(fā)生移動，其所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)即為建筑物本身的真實形變值。

作為優(yōu)選的實施方案，所述第二探測單元包括多個短距探測組件，所述短距探測組件設(shè)置于調(diào)整座上，所述調(diào)整座可提供各短距探測組件探測方向的聯(lián)動和/或獨立調(diào)節(jié)自由度。

作為優(yōu)選的實施方案，所述報警控制單元包括警報生成算法，所述警報生成算法包括預(yù)警參數(shù)模型，所述預(yù)警參數(shù)模型用于存儲預(yù)警參數(shù)集合，所述預(yù)警參數(shù)集合為生成警報信號的充分條件。

作為優(yōu)選的實施方案，參閱圖2，所述警報生成算法還包括步驟：s1、判斷預(yù)警參數(shù)閾值與測量值的大小關(guān)系，并將不小于對應(yīng)的預(yù)警參數(shù)閾值的測量值對應(yīng)的預(yù)警參數(shù)進(jìn)行標(biāo)記；s2、對標(biāo)記的預(yù)警參數(shù)進(jìn)行組合；s3、將組合形成的預(yù)警參數(shù)集合與預(yù)警參數(shù)模型比對，如果組合形成的預(yù)警參數(shù)集合包含任一預(yù)警參數(shù)模型，則生成警報，否則不生成警報。

作為優(yōu)選的實施方案，所述警報生成算法包括第一校驗程序，所述第一校驗程序用于獲取第二探測單元數(shù)據(jù)，所述第二探測單元數(shù)據(jù)包括短距探測組件獲取的位移，和/或速度，和/或加速度。具體的，第一校驗程序可通過所獲取第二探測單元數(shù)據(jù)判斷第一探測單元的長距探測組件是否處于穩(wěn)定、有效的探測狀態(tài)，并根據(jù)第二探測單元數(shù)據(jù)對長距探測組件進(jìn)行修正調(diào)整。

作為優(yōu)選的實施方案，所述系統(tǒng)包括第三探測單元，所述第三探測單元包括至少一個中距探測組件，所述中距探測組件用于獲取第一探測單元的長距探測組件相對于任一中距參考位的位移和/或速度之變化和/或變化過程，所述中距參考位為系統(tǒng)安裝環(huán)境中相對固定的中距參考位置。具體的，通過設(shè)置第三探測單元可以提高第一探測單元所監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性和準(zhǔn)確性，例如，當(dāng)?shù)谌綔y單元探測到系統(tǒng)安裝環(huán)境中相對固定的中距參考位置相對第一探測單元的長距探測組件未出現(xiàn)位移，則表明長距探測組件的探測狀態(tài)真實有效，反之，若第三探測單元探測到中距參考位置相對第一探測單元的長距探測組件出現(xiàn)了位移，則表明所述長距探測組件的探測值出現(xiàn)了一定的誤差，或者，表明長距探測組件所探測到的數(shù)值不真實，由此，可以對長距探測組件進(jìn)行修正。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。