基于建筑信息模型技術(shù)的建筑健康監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明的基于建筑信息模型技術(shù)的建筑健康監(jiān)測系統(tǒng)涉及高層及超高層建筑的健康性能監(jiān)測領域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著社會迅速發(fā)展，大型商貿(mào)、辦公、民宅、娛樂高層和超高層建筑日益增多，其在節(jié)約土地、提升城市形象、拉動社會投資、擴大旅游商貿(mào)活動中起到重要作用，這時高層及超高層建筑的安全性能則顯得尤為重要。傳統(tǒng)的建筑僅僅依靠結(jié)構(gòu)的抗力來抵抗突發(fā)事故，人為參與調(diào)控機會較少，而且當今社會自然環(huán)境復雜，地震、臺風、火災、恐怖襲擊、戰(zhàn)爭災害頻頻發(fā)生，巨大的外來力量瞬間對建筑實現(xiàn)致命損傷，同時高層建筑結(jié)構(gòu)的設計使用年限基本都是十幾年以上，其在長期環(huán)境作用下，結(jié)構(gòu)的疲勞效應、材料老化等都會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，使得結(jié)構(gòu)抗力下降，導致危機人們生命安全的災難。如果能通過對建筑的健康性能評價，準確有效的對建筑的健康狀態(tài)進行全周期的監(jiān)測、評價，可以有效的減小災害帶來的損失。
[0004]傳統(tǒng)的對結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測時，監(jiān)測人員基本是運用簡單的方法進行監(jiān)測結(jié)構(gòu)變化，例如目測法、發(fā)射光譜法、聲發(fā)射法、回彈法、滲漏試驗法、脈沖回波法、射線法等，這些都是對結(jié)構(gòu)進行的周期性檢測。這些監(jiān)測技術(shù)存在著很多缺陷，例如:整體性差，只是對結(jié)構(gòu)的局部進行監(jiān)測；安全性差，要人親自操作，不能在危險的地方工作；實時性差，要進過后期處理才能知道結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，不能實時的監(jiān)測，效率較低；智能化程度低，先進技術(shù)綜合應用程度較低，室內(nèi)人員不能對建筑信息充分共享，限制了人們生活的智能化，不能到達人們對生活方便快捷的需求；應急能力差，傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)不能在突發(fā)事故災害情況下迅速檢測到建筑健康狀態(tài)及室內(nèi)人員的信息，為應急救援工作帶來極大的不便；以及經(jīng)濟性
ο
[0005]針對平面網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)建立、維護路由的開銷大，數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)多，適合小規(guī)模網(wǎng)絡的缺點，分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡具有能減少數(shù)據(jù)通信量、節(jié)省能耗、延長網(wǎng)絡生命周期、節(jié)點無需維護復雜的路由信息的特點，減少了網(wǎng)絡中路由控制信息的數(shù)量，應用分布式算法可以對系統(tǒng)變化作出快速反應，更加支持節(jié)點一點，適合大規(guī)模布網(wǎng)。
[0006]傳統(tǒng)技術(shù)在數(shù)據(jù)處理上有很大缺陷，如建筑信息的集成化程度低，不同時間、不同方法、不同工作人員測量得到的海量數(shù)據(jù)不能準確、快速、完整的整合，不能掌握建筑構(gòu)件之間的邏輯關系；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析存在定量分析不足、主觀因素過重、無法處理大量數(shù)據(jù)的弊端，不能及時有效的做出準確的分析評估。如果要改善這些缺陷，使監(jiān)測系統(tǒng)真正的達到人們監(jiān)測的需求，不僅僅是技術(shù)的提高，還要結(jié)合很多學科，例如現(xiàn)代傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、建筑信息模型技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)、人工智能等。
[0007]本發(fā)明的基于建筑信息模型技術(shù)的建筑健康監(jiān)測系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:(I)本發(fā)明結(jié)合了現(xiàn)代傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、建筑信息模型技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)、人工智能等先進技術(shù)，系統(tǒng)的智能化程度高，可以方便、迅速、準確的建筑進行健康監(jiān)測和分析評估；
(2)可以對結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)控，實時監(jiān)測建筑的健康狀態(tài)；(3)可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對結(jié)構(gòu)的損傷情況進行判斷，準確的得到損傷位置和程度；(4)可以根據(jù)評估結(jié)果對結(jié)構(gòu)的運營情況及耐久性等進行進一步評估；(5)在實時監(jiān)控中，當發(fā)生突發(fā)事件時，應急響應準確迅速，例如地震、臺風、火災、恐怖襲擊發(fā)生時，健康監(jiān)測可以及時的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的異常，并作出反應，從而提高人們生命財產(chǎn)安全性；(6)能提供建筑的核心基礎數(shù)據(jù)平臺，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果可以進行理論研究和試驗；(7)實現(xiàn)建筑的智能化，人們可以通過無線網(wǎng)絡訪問建筑的共享信息或通過個人賬號訪問私有空間的建筑信息，為方便日常生活和工作服務。
[0008]本發(fā)明提供一種高效、節(jié)能、高可用性和高可靠性的基于建筑信息模型技術(shù)的建筑健康監(jiān)測系統(tǒng)，用于對高層或超高層建筑的管理，實現(xiàn)建筑綠色、可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)對建筑內(nèi)人員生命財產(chǎn)安全、快捷方便生活提供有力保障。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]基于建筑信息模型技術(shù)的建筑健康監(jiān)測系統(tǒng)由報警系統(tǒng)、復合探測子系統(tǒng)、指示燈子系統(tǒng)和遠程管理子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)各單元通過總線進行信息交換，且在復合探測子系統(tǒng)與遠程管理子系統(tǒng)之間增設置無線通信節(jié)點?；诮ㄖ畔⒛Ｐ图夹g(shù)的遠程管理子系統(tǒng)由網(wǎng)絡服務器、儲存建筑物信息的數(shù)據(jù)庫服務器、計算服務器和防火墻構(gòu)成。儲存建筑物信息的數(shù)據(jù)庫服務器與建筑信息模型技術(shù)相結(jié)合，能提供建筑的核心基礎數(shù)據(jù)平臺，使得建筑的相關信息能夠進行共享和傳遞。計算服務器是一種數(shù)據(jù)計算工具，可以是具有數(shù)據(jù)分析與處理功能的計算機或超級計算機，能夠分析處理系統(tǒng)各單元傳來的建筑信息，反饋出建筑的健康狀態(tài)。復合探測子系統(tǒng)中的復合探測節(jié)點采用多跳分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，由匯聚節(jié)點、簇頭和簇成員構(gòu)成；簇頭和簇成員探測節(jié)點包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、單片機、定位模塊和電池自動充電模塊；傳感器模塊由加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、應力應變傳感器、溫度傳感器、壓電薄膜傳感器、風壓傳感器、風速儀、激光鉛直儀、裂縫儀和攝像頭組成；電池自動充電模塊分別與傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、單片機、定位模塊相連，單片機與定位模塊和數(shù)據(jù)采集模塊相連接，復合探測節(jié)點布設在建筑的梁、柱、墻體、樓板的內(nèi)部和外部，復合探測子系統(tǒng)中的各個復合探測節(jié)點按監(jiān)測需求配置傳感器。報警系統(tǒng)與遠程管理子系統(tǒng)相連；指示燈子系統(tǒng)分別與復合探測子系統(tǒng)和遠程管理子系統(tǒng)相連接，它包括逃生指示燈系統(tǒng)和警示指示燈系統(tǒng)。報警系統(tǒng)與遠程管理子系統(tǒng)相連，遇到突發(fā)情況時，報警子系統(tǒng)向遠程管理系統(tǒng)發(fā)送預警指令。指示燈子系統(tǒng)由電池自動充電模塊、燈具和區(qū)域匯集器組成，指示燈子系統(tǒng)與復合探測子系統(tǒng)和遠程管理子系統(tǒng)相連接，包括逃生指示燈系統(tǒng)和警示指示燈系統(tǒng)。
[0011]建筑信息模型技術(shù)又稱BM技術(shù)，是一種應用于工程設計建造管理的數(shù)據(jù)化工具，能在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中對各種項目的相關信息進行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，基于BIM技術(shù)的遠程管理子系統(tǒng)實時接收系統(tǒng)各單元傳來的信息，通過分析比較接收的信息與數(shù)據(jù)庫中原有的信息，反饋出建筑的健康狀態(tài)和運行狀態(tài)。遠程管理系統(tǒng)與建筑信息模型技術(shù)相結(jié)合，能提供建筑的核心基礎數(shù)據(jù)平臺，可以隨時、快速、普遍訪問到的最新、最準確、最完整、最可靠的4D關聯(lián)的基礎數(shù)據(jù)庫，通過對海量信息的全過程統(tǒng)計分析，對建筑結(jié)構(gòu)的運營情況和健康狀態(tài)進行分析評估，使各部門工作高效處理，達到對建筑最準確，最完善、監(jiān)測和最有效管理。此外，在遇到緊急情況，通過建筑信息模型模型能清晰地呈現(xiàn)出建筑物內(nèi)部緊急狀況的位置，遠程管理子系統(tǒng)提供最合適的救援路線和逃生方案，提高應急行動的成效。所以，無論從經(jīng)濟效益、管理水平、信息交流、可持續(xù)發(fā)展任何一個角度，與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明都有著廣闊的應用前景。復合探測子系統(tǒng)中的復合探測節(jié)點布設在建筑的梁、柱、墻體、樓板的內(nèi)部和外部，且采用多跳分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能準確、全方位的監(jiān)測建筑各部位的健康狀態(tài)和運作狀態(tài)。具有較高能量的探測節(jié)點作為簇頭，處理從簇成員接收到的數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點通過總線(可以采用EIB、ABB 1-bus)和無線通信節(jié)點(可以采用NFC技術(shù)、ZigBee技術(shù)、藍牙技術(shù)等)將數(shù)據(jù)傳輸給遠程控制系統(tǒng)；這種多跳分簇網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)能縮短通訊節(jié)點間發(fā)射距離、減少數(shù)據(jù)傳輸量，從而有效的降低通信能耗和平衡節(jié)點間的業(yè)務負載，達到綠色經(jīng)濟的要求，同時，提高了網(wǎng)絡的可擴展性，更好的適應網(wǎng)絡規(guī)模的變化。增設的無線通信節(jié)點，防止總線斷裂而致使數(shù)據(jù)傳輸中斷，提高了系統(tǒng)全局工作的可靠性和可用性，同時實現(xiàn)對局部區(qū)域的無線網(wǎng)絡覆蓋，用戶可以通過通信終端(如手機、iPad、電腦)訪問建筑的共享信息；采用的無線通信技術(shù)應該具有能耗低、帶寬