建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全監(jiān)控系統(tǒng)

建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全監(jiān)控系統(tǒng)團隊成員：呂增威徐俊逸陳曉徐祥偉郝巖陳花田傲然王建斌

指導教師：魏振春韓江洪匯報提綱課題背景1234作品介紹關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用案例5效益與市場前景課題背景1社會背景法國戴高樂機場2E候機廳倒塌麥加大清真寺塔吊倒塌合肥五里墩立交橋橋墩損壞四川南充在建建筑坍塌統(tǒng)計數(shù)據(jù)：建筑安全事故中56%由結(jié)構(gòu)問題引起課題背景建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究現(xiàn)狀建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全監(jiān)控是一門新興的交叉學科其發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：外部觀察、專業(yè)經(jīng)驗簡單數(shù)據(jù)處理大致結(jié)論傳感技術(shù)、動態(tài)測試信號處理建模計算信號處理融合知識處理全局監(jiān)測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)有監(jiān)測手段主要依靠現(xiàn)場人工監(jiān)測與定期人工巡檢，無法實時，在線，全面的反映建筑結(jié)構(gòu)的健康狀況已有在線監(jiān)測系統(tǒng)造價高，功能單一，非全壽命，有線測量，擴展性差建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全監(jiān)控系統(tǒng)作品介紹2作品架構(gòu)數(shù)據(jù)采集--多功能傳感器采集節(jié)點環(huán)境載荷：風速風向、溫度；幾何變形：位移、撓度；靜力反應(yīng)：應(yīng)變、加速度；支持ADC、IIC、RS485、脈沖型等多種信號類型傳感器；作品介紹低功耗技術(shù)，單次充電可連續(xù)工作3年設(shè)計了有限元分析模型下的傳感器布點優(yōu)化方法，解決了傳感器優(yōu)化布點問題提出了基于配置表和無線重編程技術(shù)的平臺設(shè)計和維護方法，大大提升了平臺適用性多功能傳感器采集節(jié)點振動信號處理模塊應(yīng)變信號處理模塊485分線擴展模塊作品介紹數(shù)據(jù)采集--可擴展的基本信號處理模塊多路信號同步化分布式采集可通過擴展模塊進行級聯(lián)擴充國內(nèi)外市場只存在單機版振動監(jiān)測系統(tǒng)，價格高達數(shù)萬元且不配備對外數(shù)據(jù)接口，無法實現(xiàn)在線振動信號監(jiān)測，我們提出了一種基于變采樣長度相關(guān)濾波的不平衡振動信號提取方法。即插即用、過渡板連接提供標定校正航空插頭及屏蔽電纜防雷防雨設(shè)計監(jiān)測精度可選擇作品介紹數(shù)據(jù)傳輸—中繼節(jié)點、匯聚節(jié)點支持有線/無線傳輸針對短距無線自組織網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計了無線傳感節(jié)點的跨層優(yōu)化協(xié)議，有效提升了網(wǎng)絡(luò)性能面向大型建筑結(jié)構(gòu)電磁屏蔽和干擾強的通信環(huán)境，系統(tǒng)設(shè)計了現(xiàn)場總線+短距無線自組織網(wǎng)絡(luò)+無線局域網(wǎng)+無線公網(wǎng)的4層異構(gòu)組網(wǎng)方法提出了一種適用于樹型拓撲結(jié)構(gòu)的無線組網(wǎng)方法，解決了數(shù)據(jù)可靠傳輸和網(wǎng)絡(luò)拓展性的問題匯聚節(jié)點中繼節(jié)點開發(fā)了PC端、平板電腦、手機、網(wǎng)站等全平臺軟件利用人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合土木領(lǐng)域知識庫、專家系統(tǒng)等，根據(jù)所建立的有限元分析模型，對采集的信息進行深度挖掘，提高建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的準確性獲得軟件著作5項：2015SR113732、2013SR127409、2012SR027753、2012SR112232、2012SR111790作品介紹分析處理—全平臺軟件Web網(wǎng)站軟件WinForm桌面軟件Android平板電腦軟件提供靈活的數(shù)據(jù)接口監(jiān)測數(shù)據(jù)直接作參數(shù)適應(yīng)于業(yè)內(nèi)工程人員習慣傳統(tǒng)設(shè)備人工、離線、非實時依賴人工進行參數(shù)修改缺少高效方便的數(shù)據(jù)接口本系統(tǒng)實時、在線、全壽命作品原理關(guān)鍵技術(shù)3關(guān)鍵技術(shù)傳感器優(yōu)化布點方法——降低部署成本一種基于自適應(yīng)差分進化的多目標傳感器優(yōu)化布點方法識別誤差最小原則——剔除對結(jié)構(gòu)振型獨立性影響小的自由度模態(tài)應(yīng)變能法——保留模態(tài)響應(yīng)大的自由度模型縮減法——刪除次要自由度，保留主要自由度插值擬合法——根據(jù)已測點的響應(yīng)構(gòu)造未測點的響應(yīng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)低功耗技術(shù)——保障長期在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集方法無線數(shù)據(jù)傳輸策略精簡通信協(xié)議設(shè)計無線在應(yīng)用下載技術(shù)——通用性和易用性底層系統(tǒng)配置表遠程下載采集節(jié)點、中繼節(jié)點程序遠程更新無線組網(wǎng)方法——最優(yōu)化覆蓋建筑監(jiān)測區(qū)域一種適用于樹型拓撲結(jié)構(gòu)的無線組網(wǎng)方法信息領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)獲發(fā)明專利1項、實用新型1項、在實審發(fā)明專利4項、軟著5項知識產(chǎn)權(quán)201210516010.1一種適用于在線動平衡的不平衡信號提取法201410577465.3一種基于自適應(yīng)差分進化的多目標傳感器優(yōu)化布點方法201410662648.5一種適用于樹型拓撲結(jié)構(gòu)的無線組網(wǎng)方法201410752750.4一種基于變采樣長度相關(guān)濾波的不平衡信號提取201310123238.9一種建筑施工現(xiàn)場生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)及使用方法201320177669.9一種建筑施工現(xiàn)場生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)2015SR113732重大建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件2013SR127409基于Web的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)管理軟件2012SR027753基于物聯(lián)網(wǎng)的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件2012SR112232基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件2012SR111790基于Android的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測軟件作品認證通過安徽省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗（2014皖電檢所字032號）應(yīng)用案例4安徽淮南大劇院應(yīng)用案例本作品已在安徽省淮南大劇院、河南省中牟縣國家農(nóng)業(yè)公園地標建筑“領(lǐng)頭雁”上穩(wěn)定運行超過17個月。河南中牟“領(lǐng)頭雁”福建省海峽會展中心云南昆明西山萬達北塔樓1.安裝前準備2.安裝現(xiàn)場3.安裝效果4.監(jiān)測結(jié)果淮南劇院監(jiān)測實施過程1.傳感器標定2.布點方案3.安裝現(xiàn)場4.安裝效果領(lǐng)頭雁結(jié)構(gòu)監(jiān)測實施過程6.午后鋼梁溫度達到峰值，隨著太陽落山，鋼梁表面溫度逐漸下降8.監(jiān)測點時域振動波形變換后得到的各階振型滿足設(shè)計要求7.由位移監(jiān)測云圖得監(jiān)測點位移自下而上逐步增大5.軟件分析處理領(lǐng)頭雁結(jié)構(gòu)監(jiān)測實施過程江蘇東華測試股份有限公司美國國家儀器公司名稱定位監(jiān)測精度技術(shù)優(yōu)勢平均價格東華測試施工期檢測符合標準傳感器技術(shù)、設(shè)備級適中NI施工期檢測符合標準信號處理技術(shù)、設(shè)備級昂貴本作品全壽命監(jiān)測符合標準數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)級適中情報（公開）來源：NI公司W(wǎng)SN專項介紹網(wǎng)站：/wsn/zhs/.東華測試公司上市首輪招股意向書：第六節(jié)業(yè)務(wù)和技術(shù)部分對比分析效益與市場前景52014年，安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司利用本系統(tǒng)技術(shù)完成的安徽淮南大劇院、河南中牟領(lǐng)頭雁建筑項目，新增效益137.8萬元。經(jīng)濟效益分析市場前景本作品符合國家公共安全的要求和建筑行業(yè)發(fā)展的需求。國家強制規(guī)定建筑安全投入為建筑總投入的2%-3%，目前，建筑安全的總花費占到了建筑總投入的4%-6%，2015年市場容量約6000億元?？捎糜诖笮凸蹭摻Y(jié)構(gòu)建筑、大型鋼構(gòu)廠房桁車、大型塔吊平臺等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，市場前景廣闊。大型公共鋼結(jié)構(gòu)建筑大型鋼構(gòu)廠房桁車大型塔吊平臺團隊情況介紹技術(shù)