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

建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)控系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)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(dǎo)教師：魏振春韓江洪匯報(bào)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(chǎng)前景課題背景1社會(huì)背景法國(guó)戴高樂機(jī)場(chǎng)2E候機(jī)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(jì)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(cè)研究現(xiàn)狀建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)控是一門新興的交叉學(xué)科其發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：外部觀察、專業(yè)經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理大致結(jié)論傳感技術(shù)、動(dòng)態(tài)測(cè)試信號(hào)處理建模計(jì)算信號(hào)處理融合知識(shí)處理全局監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段主要依靠現(xiàn)場(chǎng)人工監(jiān)測(cè)與定期人工巡檢，無(wú)法實(shí)時(shí)，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(cè)系統(tǒng)造價(jià)高，功能單一，非全壽命，有線測(cè)量，擴(kuò)展性差建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)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(diǎn)環(huán)境載荷：風(fēng)速風(fēng)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(hào)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(jì)了有限元分析模型下的傳感器布點(diǎn)優(yōu)化方法，解決了傳感器優(yōu)化布點(diǎn)問題提出了基于配置表和無(wú)線重編程技術(shù)的平臺(tái)設(shè)計(jì)和維護(hù)方法，大大提升了平臺(tái)適用性多功能傳感器采集節(jié)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)處理模塊應(yīng)變信號(hào)處理模塊485分線擴(kuò)展模塊作品介紹數(shù)據(jù)采集--可擴(kuò)展的基本信號(hào)處理模塊多路信號(hào)同步化分布式采集可通過擴(kuò)展模塊進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)充國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)只存在單機(jī)版振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，價(jià)格高達(dá)數(shù)萬(wàn)元且不配備對(duì)外數(shù)據(jù)接口，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)，我們提出了一種基于變采樣長(zhǎng)度相關(guān)濾波的不平衡振動(dòng)信號(hào)提取方法。即插即用、過渡板連接提供標(biāo)定校正航空插頭及屏蔽電纜防雷防雨設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)精度可選擇作品介紹數(shù)據(jù)傳輸—中繼節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)支持有線/無(wú)線傳輸針對(duì)短距無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)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(qiáng)的通信環(huán)境，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了現(xiàn)場(chǎng)總線+短距無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)+無(wú)線局域網(wǎng)+無(wú)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)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(diǎn)中繼節(jié)點(diǎn)開發(fā)了PC端、平板電腦、手機(jī)、網(wǎng)站等全平臺(tái)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(shí)庫(kù)、專家系統(tǒng)等，根據(jù)所建立的有限元分析模型，對(duì)采集的信息進(jìn)行深度挖掘，提高建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性獲得軟件著作5項(xiàng)：2015SR113732、2013SR127409、2012SR027753、2012SR112232、2012SR111790作品介紹分析處理—全平臺(tái)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(cè)數(shù)據(jù)直接作參數(shù)適應(yīng)于業(yè)內(nèi)工程人員習(xí)慣傳統(tǒng)設(shè)備人工、離線、非實(shí)時(shí)依賴人工進(jìn)行參數(shù)修改缺少高效方便的數(shù)據(jù)接口本系統(tǒng)實(shí)時(shí)、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(diǎn)方法——降低部署成本一種基于自適應(yīng)差分進(jìn)化的多目標(biāo)傳感器優(yōu)化布點(diǎn)方法識(shí)別誤差最小原則——剔除對(duì)結(jié)構(gòu)振型獨(dú)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——?jiǎng)h除次要自由度，保留主要自由度插值擬合法——根據(jù)已測(cè)點(diǎn)的響應(yīng)構(gòu)造未測(cè)點(diǎn)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(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集方法無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸策略精簡(jiǎn)通信協(xié)議設(shè)計(jì)無(wú)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(yuǎn)程下載采集節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)程序遠(yuǎn)程更新無(wú)線組網(wǎng)方法——最優(yōu)化覆蓋建筑監(jiān)測(cè)區(qū)域一種適用于樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)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(xiàng)、實(shí)用新型1項(xiàng)、在實(shí)審發(fā)明專利4項(xiàng)、軟著5項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)201210516010.1一種適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號(hào)提取法201410577465.3一種基于自適應(yīng)差分進(jìn)化的多目標(biāo)傳感器優(yōu)化布點(diǎn)方法201410662648.5一種適用于樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)線組網(wǎng)方法201410752750.4一種基于變采樣長(zhǎng)度相關(guān)濾波的不平衡信號(hào)提取201310123238.9一種建筑施工現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(cè)系統(tǒng)軟件2013SR127409基于Web的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)軟件2012SR111790基于Android的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)軟件作品認(rèn)證通過安徽省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)（2014皖電檢所字032號(hào)）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(guó)家農(nóng)業(yè)公園地標(biāo)建筑“領(lǐng)頭雁”上穩(wěn)定運(yùn)行超過17個(gè)月。河南中牟“領(lǐng)頭雁”福建省海峽會(huì)展中心云南昆明西山萬(wàn)達(dá)北塔樓1.安裝前準(zhǔn)備2.安裝現(xiàn)場(chǎng)3.安裝效果4.監(jiān)測(cè)結(jié)果淮南劇院監(jiān)測(cè)實(shí)施過程1.傳感器標(biāo)定2.布點(diǎn)方案3.安裝現(xiàn)場(chǎng)4.安裝效果領(lǐng)頭雁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)實(shí)施過程6.午后鋼梁溫度達(dá)到峰值，隨著太陽(yáng)落山，鋼梁表面溫度逐漸下降8.監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)域振動(dòng)波形變換后得到的各階振型滿足設(shè)計(jì)要求7.由位移監(jiān)測(cè)云圖得監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(cè)實(shí)施過程江蘇東華測(cè)試股份有限公司美國(guó)國(guó)家儀器公司名稱定位監(jiān)測(cè)精度技術(shù)優(yōu)勢(shì)平均價(jià)格東華測(cè)試施工期檢測(cè)符合標(biāo)準(zhǔn)傳感器技術(shù)、設(shè)備級(jí)適中NI施工期檢測(cè)符合標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)處理技術(shù)、設(shè)備級(jí)昂貴本作品全壽命監(jiān)測(cè)符合標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)級(jí)適中情報(bào)（公開）來(lái)源：NI公司W(wǎng)SN專項(xiàng)介紹網(wǎng)站：/wsn/zhs/.東華測(cè)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(duì)比分析效益與市場(chǎng)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(xiàng)目，新增效益137.8萬(wàn)元。經(jīng)濟(jì)效益分析市場(chǎng)前景本作品符合國(guó)家公共安全的要求和建筑行業(yè)發(fā)展的需求。國(guó)家強(qiáng)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(fèi)占到了建筑總投入的4%-6%，2015年市場(chǎng)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(tái)等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，市場(chǎng)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(tái)團(tuán)隊(duì)情況介紹技術(shù)