一种墙体形状变化检测方法、系统及其建筑物的制作方法
【专利摘要】一种墙体形状变化检测方法，包括：在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件及光纤拉力调节装置，形成测试点；根据待监测建筑构建建筑体模型，测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接；根据光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算出待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度；分析所计算的各测试点的张力强度的变化，根据分析结果在建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化。本发明的方法，利用传感技术，对墙体上微量扭曲分裂信息进行检测分析，输出建筑的隐藏危险，快速、灵活，解决对现有大型建筑体强化墙体结构变形隐藏危险预警难的问题。另外，本发明还提供了一种墙体形状变化检测系统及其建筑物。
【专利说明】一种墙体形状变化检测方法、系统及其建筑物【技术领域】
[0001]本发明涉及安全检测技术，尤其涉及一种墙体形状变化检测方法、系统及其建筑物。
【背景技术】
[0002]现实中很多大型建筑物，如大型水库大坝、大型写字楼建筑、高速公路天桥和市区内多层立交桥等等，在建设过程中，对其质量的把控都有很严格的国家标准，而且这些建筑物在投入使用之前，都会对其先进行严格质量检验检查，合格后才可以投入使用。但是，一旦这些建筑物投入使用后，在使用过程中，建筑的主体结构常常由于自然灾害和外力突变等非人为破坏因素，如因连续雨水天气造成桥梁水土流失而使桥梁主体结构承受力改变造成某一主体结构变形；由于旁边建筑施工使本栋建筑主体结构下陷造成部分主体结构变形等等，造成建筑存在隐藏的危险，严重者可能造成建筑体倒塌。因此，急需一种墙体形状变化检测方法、系统及其建筑物，对建筑物进行安全检测，通过监测，减少自然灾害和外力突变对结构的破坏，减少因此带来的损失，保障城市安全。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，需提供一种快速、灵活的墙体形状变化检测方法，在主要建筑强化墙体结构中对强化墙体上微量扭曲分裂信息进行检测分析，解决对现有大型建筑体强化墙体结构变形隐藏危险预警难的问题。
[0004]本发明的发明目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]一种墙体形状变化检测方法，包括:在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点；根据待监测建筑构建建筑体模型，所述测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接；根据所述光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算出待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度；分析所计算的各测试点的张力强度的变化，根据分析结果在所述建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化。
[0006]上述的墙体形状变化检测方法，其中:还包括:当检测到所部署的光纤传感器元件超过测试范围时，调整与该光纤传感器元件连接的光纤拉力调节装置对光纤进行拉线/放线操作；把超过测试范围的光纤传感器上所传送的参数进行减/加调整。
[0007]上述的墙体形状变化检测方法，其中:所述在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点具体包括将至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置紧贴在待监测建筑主体结构非受力的墙面，封闭固定。
[0008]上述的墙体形状变化检测方法，其中:所述待监测建筑主体结构为单面墙或至少两面墙；当待监测建筑主体是单面墙时，各传感器元件、光纤拉力调节装置串行连接，呈“S”状的蛇形部署在所述单面墙上，“S”状的每一个拐角处均作为过渡区域，其上仅部署相应的光纤拉力调节装置进行过渡；当待监测建筑主体是至少两面墙时，且两面墙的相交部分墙体，交叉的部位墙体面角度过大时，所述相交部分墙体或角度过大的交叉的部位墙体作为过渡墙面，其上仅部署相应的光纤拉力调节装置进行过渡。
[0009]上述的墙体形状变化检测方法，其中:所述测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接具体为所述建筑体模型与所述光纤服务器通过网络连接，所述光纤服务器与所部署的光纤传感器元件和光纤拉力装置通过光纤连接。
[0010]上述的墙体形状变化检测方法，其中:根据待监测建筑构建建筑体模型，所述根据所述光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度具体包括:对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据；根据所获得的光变量数据推导出波长变化；根据轴向向应变灵敏度公式和所推导出的波长变化计算出各测试点的张力强度。
[0011]另外，本发明还提供一种墙体形状变化检测系统，能快速、灵活的检测出建筑体强化墙体结构中的形状变化，实现建筑体安全预警。
[0012]一种墙体形状变化检测系统，包括部署模块、模型构建模块、计算模块以及分析模块。其中，部署模块用于在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点。模型构建模块用于根据待监测建筑构建建筑体模型，所述测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接。计算模块用于根据所述光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算出待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度。分析模块用于分析各测试点的张力强度的变化，根据分析结果在所述建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化。
[0013]上述的墙体形状变化检测系统，其中:还包括光纤调整模块和参数调整模块。其中，光纤调整模块用于当检测到所部署的光纤传感器元件超过测试范围时，调整与该光纤传感器元件连接的光纤拉力调节装置对光纤进行拉线/放线操作。参数调整模块用于把超过测试范围的光纤传感器上所传送的参数进行减/加调整。
[0014]上述的墙体形状变化检测系统，其中:计算模块包括光感波参数分析单元、波长变化推导单元以及张力计算单元。光感波参数分析单元用于对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据。波长变化推导单元用于根据所获得的光变量数据推导出波长变化。张力计算单元用于根据轴向向应变灵敏度公式和所推导出的波长变化计算出各测试点的张力强度。
[0015]上述的墙体形状变化检测系统，其中:所述光纤拉力调节装置包括空心的主体，设置在所述主体上的光纤前出口和光纤后出口，设置在所述主体内部的两个同轴的光纤线圈轴，所述光纤线圈轴上均缠绕着光纤。
[0016]另外，本发明还提供一种建筑物，能快速、灵活的检测出建筑体强化墙体结构中的形状变化，实现建筑体安全预警。
[0017]一种建筑物，包括:建筑主体，以及对所述建筑主体进行安全监测的上述的墙体形状变化检测系统。
[0018]与现有技术相比，本发明的墙体形状变化检测方法，通过使用光纤拉力调节装置使光纤传感器元件成功部署在待监测建筑主体结构上，利用所部署的光纤传感器元件的传感技术，在主要建筑强化墙体结构中对强化墙体上微量扭曲分裂信息进行检测分析，直观的显示输出建筑的隐藏危险，快速、灵活，解决对现有大型建筑体强化墙体结构变形隐藏危险预警难的问题。
[0019]本发明的墙体形状变化检测系统，通过部署模块将光纤传感器元件、光纤拉力调节装置部署在待监测建筑主体结构上，利用传感技术能快速、灵活的检测出建筑体强化墙体结构中的形状变化，实现建筑体安全预警。
[0020]本发明的建筑物，通过所部署的墙体形状变化检测系统对建筑主体进行安全检测，减少自然灾害和外力突变对结构的破坏，减少因此带来的损失，保障城市安全，实现建筑体安全预警。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明墙体形状变化检测方法的流程图；
[0022]图2为本发明实施方式中一待监测建筑主体结构的部署示意图；
[0023]图3为本发明实施方式中另一待监测建筑主体结构的部署示意图；
[0024]图4为本发明实施方式中另一待监测建筑主体结构的部署示意图；
[0025]图5为图1中步骤S103的细化流程图；
[0026]图6为本发明的墙体形状变化检测系统I的结构示意图；
[0027]图7为本发明的光纤拉力调节装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0029]图1所示为本发明墙体形状变化检测方法的流程图。
[0030]步骤S101，在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点。
[0031]由于光纤本身细小，对于大幅度的拉伸会对光纤造成断开的情况，本发明提供了根据光纤拉伸张力来自动调节的光纤拉力调节装置。通过部署和设置光纤传感器元件和光纤拉力调节装置的参数，来达到自动对光纤长度进行灵活自我调节，使光纤测量建筑主体结构时可很好保护光纤的使用。
[0032]参阅图2，本发明实施方式中，在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点具体包括将至少两个传感器元件101以及与传感器元件101通过光纤连接的光纤拉力调节装置102紧贴在待监测建筑主体结构100非受力的墙面，封闭固定。
[0033]两个光纤拉力调节装置102之间一般都会包含一个光纤传感器元件101，而且这两个光纤拉力调节装置102之间的距离不宜过长，一般是指5米以内，光纤传感器元件101最好位于这两个拉力调节装置102中间，并且使每两个节点之间都能与主体结构的墙体面平行。
[0034]本发明实施方式中，待监测建筑主体结构100有些是四面墙结构，有些是两面墙结构，有些是单面墙体结构。我们在部署传感器元件101时，是部署于非受力的墙面。此处的非受力的墙面是指强化墙体受力的对面，如水库大坝，大坝储存水的一面为受力的一面，另一面为非受力的一面，因受到力的冲击，会使大坝拦体发生扭曲变形突出。又如桥梁的上面是行驶汽车或行走人的一面，由于受到重力的影响，上面的物体会对桥梁实行向下的压力，这样我们的传感器元件101部署于桥梁主体结构下面就可以对被监测的物体进行有效的扭曲分裂监控。
[0035]光纤传感器元件101及光纤拉力调节装置102采用紧贴墙体的方法，每一个光纤传感器元件101配置两个光纤拉力调节装置102，这样可以对光纤传感器元件固定位置，不会偏移导向误差。同时，光纤传感器元件101在固定安装时，应紧贴墙面，并实施均匀轴向固定，传感器元件101两头接光纤，与光纤拉力调节装置102相联接，并以固定滑向的方式(这种方式是指通过在光纤拉力调节装置102与光纤传感器元件101之间部署光纤固定元件103，来定向的固定光纤的走向)固定光纤的主体结构体走向布局。待光纤传感器元件101及光纤、光纤拉力调节装置102在主体结构体布线后，都通常需要进行封闭处理，如通过使用线槽式进行封装。本发明实施方式中，传感器元件101为光纤光栅，其的部署位置通常应选择在主体结构体监测位置最脆弱的地方或承受力最大的位置，一般是指主体结构体或强化墙体两节点中间的位置。
[0036]本发明实施方式中，为了节约成本，通常是在大型水库大坝栏体、大型写字楼建筑的承重墙、高速公路天桥和市区内多层立交桥等待监测建筑主体结构的非受力的墙面上部署传感器元件和光纤拉力调节装置。
[0037]当然，本发明其它实施方式中，当不考虑成本时，也可以在所有大型建筑物的非受力的墙面上均部署传感器元件和光纤拉力调节装置来进行安全检测。
[0038]图3所示为本发明另一待监测建筑主体结构的部署示意图。在本发明实施方式中，待监测建筑主体200是单面墙，如水库大坝栏体。进行部署时，各传感器元件201、光纤拉力调节装置202串行连接，呈“S”状的蛇形部署在单面墙(大坝栏体)上，“S”状的每一个拐角处均作为过渡区域204，其上仅部署相应的光纤拉力调节装置202进行过渡。
[0039]图4所示为本发明另一待监测建筑主体结构的部署示意图。本发明实施方式中，待监测建筑主体有至少两面墙。如图4所示，当两面墙的相交部分墙体，交叉的部位墙体面角度过大时，相交部分墙体或角度过大的交叉的部位墙体作为过渡墙面(即过渡区域304)，其上仅部署相应的光纤拉力调节装置302进行过渡。
[0040]步骤S102，根据待监测建筑构建建筑体模型，测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接。
[0041]本发明实施方式中，构建建筑体模型可以采用监控室内主机上安装的建筑监控系统提供的组态方式建立建筑模型，此处的组态方式是指建筑监控系统提供了基础的控件和自定义的设备控件，通过这些控件，以组合的方式，对待监测建筑需要监控的界面进行组装，构建出建筑体模型。当然，也可以通过导入一个配置文件的方式来建立待监测建筑的建筑体模型。
[0042]待建筑体模型建立后，还需要对该建筑体模型的参数进行配置，使建筑模型与测试点进行关联，进而使建筑危险信息可以直观的反馈在建筑体模型上。具体操作是，根据待监测建筑主体结构的实际工程部署情况，找到建筑体模型相应的主体结构，在主体结构上拉入信息显示控件。此处的拉入是指对已建立的建筑体模型的界面上配置相应的显示控件，其中，显示控件包括数据信息显示控件、色彩描绘控件、报警信息显示控件和模型异常移位操作控件。然后一一配置信息显示控件的参数。因此，根据待监测建筑的施工情况，在构建的建筑体模型上对每一个测试点均进行控件的配置，使配置后的建筑体模型与测试点能实时关联。
[0043]本发明实施方式中，根据待监测建筑构建建筑体模型，测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接具体包括建筑体模型与光纤服务器通过网络连接，光纤服务器与所部署的光纤传感器元件和光纤拉力装置通过光纤连接。
[0044]步骤S103，根据光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算出待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度。
[0045]由于本实施例中的传感器元件是光纤光栅，因此本实施例是利用光纤光栅传感技术来计算各测试点的张力强度。光纤光栅是利用光纤的光敏性制作而成的，在纤芯内形成了空间相位光栅，实际上是在纤芯内形成一个窄带的反射镜，使光在光纤中的传播行为得到改变和控制。光纤光栅在光纤纤芯内形成的空间相位光栅，折射率沿光纤轴向呈周期性分布，根据光纤光栅的I禹合模型理论，光纤光栅通过前向传输的纤芯模式与后向传输的纤芯模式之间发生耦合，而使前向传输的纤芯模式的能量传递给后向传输的纤芯模式，形成对入射波的反射。
[0046]如果光纤光栅受到光纤的应变变化，根据光纤的光敏性，应变的变化都能够导致中心反射波长的漂移，光纤光栅周期的变化以及由此产生的弹光效应改变了有效折射率。因此，光纤光栅传感技术就是通过检测中心反射波长的变化就推导出应变的变化。
[0047]步骤S104，分析所计算的各测试点的张力强度的变化，根据分析结果在建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化。
[0048]本发明实施方式中，由于传感器元件上的属性变化是反应部署在待监测建筑主体结构上光纤传感器元件被均匀轴向拉伸的力度，可以定义为部署此传感器元件的建筑结构体变形的情况。通过长时间的监测，以及历史的数据分析，我们可以得到这个主体结构因时间或外力的作用下，所承受的扭曲分裂情况。然后，利用已建立的建筑体模型中的色彩描绘控件、报警信息显示控件和模型异常移位操作控件等方式描绘出相应墙体形状的变化，以判断出这个主体结构是否存在危险，达到预警的目的。其中，在建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化包括建筑的扭曲、主体结构的分裂、主体结构部件危险程度的描述和异常颜色描绘及启动报警功能。其中，扭曲与分裂都是反映各建筑主体结构被破坏程度，但是是否扭曲或分裂要根据建筑材料来设置。
[0049]具体操作是，通过已建立的建筑体模型中控件的坐标和控件的长度属性，来调节控件的位置与变形。对建筑体模型相应的主体结构进行颜色的描绘，并对这个模型各个结构体进行异常移位操作，使建筑模型能够更形象的呈现出建筑可能隐藏的危险产生的效果，同时以显眼的方式显示报警信息，同时保存相应的报警日志。
[0050]因此，本发明的墙体形状变化检测方法，通过使用光纤拉力调节装置使光纤传感器元件成功部署在待监测建筑主体结构上，利用所部署的光纤传感器元件的传感技术，在主要建筑强化墙体结构中对强化墙体上微量扭曲分裂信息进行检测分析，直观的显示输出建筑的隐藏危险，快速、灵活，解决对现有大型建筑体强化墙体结构变形隐藏危险预警难的问题。
[0051]另外，在本发明其它实施方式中，该墙体形状变化检测方法还包括:当检测到所部署的光纤传感器元件超过测试范围时，调整与该光纤传感器元件连接的光纤拉力调节装置对光纤进行拉线/放线操作；把超过测试范围的光纤传感器上所传送的参数进行减/加调整。通过光纤拉力调节装置光纤进行拉线/放线操作，有利于更好的保护部署在待监测建筑主体结构处的光纤能正常使用。
[0052]具体说，本发明的光纤拉力调节装置是为了保护光纤不会因为拉力过大而造成光纤断开设计的，通过光纤拉力调节装置，还可以对光纤拉力进行等级分析，如当光纤传感器元件测试到的拉力超过某一等级，两边的光纤拉力调节装置会同步配合缩放一定长度的光纤，使光纤回复到正常状态，此处的等级特征一般分为两方面，一个是指部署的测试光纤的上下限值，定义为光纤的测试有效范围，一般情况下是指光纤传感器元件的测试范围内，比如说:某个光纤传感器元件的测试范围值为-1P至6P，那我们一般设置光纤上下限值为-0.8P至5P，最佳值为1P。当检测到的监测数据达到5P时，我们就会调节光纤拉力调节装置，对光纤进行放线操作，使光纤的测试值达到IP的范围，同时提升一个等级，如果采集到的监测数据小于-0.8P时，我们就会调节光纤拉力调节装置，对光纤进行拉线操作，使光纤的测试值再次达到IP的范围，同时降低一个等级。对于测试得到的数据，每升一个等级，就会对原来数据进行加5P的操作，相反，每降一个等级，都会对原来数据进行减5P的操作。
[0053]图5所示为图1中步骤S103的细化流程图。
[0054]步骤S1031，对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据。
[0055]通常，传感系统是通过由至少两个传感器元件与传感服务器通过光纤连接组成，本发明实施方式中，传感器兀件为光纤光栅，作为传感单兀，光纤光栅的结构只包括纤芯和包层，在研究光传播过程，我们忽略外包层的影响，因这这个影响极其小。而光纤光栅一般是由石英材料制成，是理想的弹性体，遵循胡克定理，并且内部没有切应变。由紫外光引起的光敏折射率变化在光纤横截面上均匀分布，并且这种光致折射率变化不影响光纤本身各向同性的特性，也就是说光纤光栅区仍然满足弹性常数多重简并的特点。
[0056]传感器元件根据外界的因素来改变光在光纤介质传播过程的属性；比如:由于外界的拉力作用，使光纤光栅的形状发生改变，光在光纤传播过程，光的中心波长发生漂移，使传回到传感服务器的光中心波长大于正常情况下测试的波长。本发明实施方式中，所有的光变量数据均是从光纤服务器中获得。光纤服务器对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据，其中的光变量数据包括AL和AU。其中，AL表示光纤的轴向伸缩量。AU表示由轴向拉伸引起的光纤直径的变化。
[0057]步骤S1032，根据所获得的光变量数据推导出波长变化。
[0058]S卩，根据AL和AU推导出波长变化。本发明实施方式中，可以通过公式:Δ λ=2Λ (A*AL+B*AU)获得波长变化数据。公式中，Δ λ为波长变化，AL是由步骤S1031中获得的光纤的轴向伸缩量，AU是由步骤S1031中获得的由轴向拉伸引起的光纤直径的变化，A表示弹光效应，B表示波导效应。其中的Α、B均属于光纤的属性。
[0059]步骤S1033，根据轴向向应变灵敏度公式和所推导出的波长变化计算出各测试点的张力强度。
[0060]本发明实施方式所计算出各测试点的张力强度是均匀轴向应力。均匀轴向应力是由对光纤光栅进行轴向拉伸或压缩而产生，此时各向应力可表示为σ =-Ρ(Ρ是外加的压强)，并且没有切向应力。
[0061]本发明实施方式，轴向向应变灵敏度公式为:
[0062](Λ λ/λ) = (1-P)C;其中，入为光纤光栅的中心波长，C为介电常数，-P为向应力。
[0063]而光纤光栅中心波长λ=2ηΛ ;其中，η为有效折射率，A为光纤光栅周期。
[0064]由于向应力与张力强度是作用力和反作用力的关系，因此，根据轴向向应变灵敏度公式和所推导出的波长变化△ λ，能计算出各测试点的向应力-P，从而获得各测试点的张力强度。
[0065]图6所示为本发明的墙体形状变化检测系统I的结构示意图，其包括部署模块11、模型构建模块12、计算模块13以及分析模块14。
[0066]部署模块11用于在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点。本发明实施方式中，待监测建筑主体结构有些是四面墙结构，有些是两面墙结构，有些是单面墙体结构。我们在部署传感器元件时，是部署于非受力的墙面。具体说，是将至少两个传感器元件以及与传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置紧贴在待监测建筑主体结构非受力的墙面，封闭固定。本发明实施方式中，传感器7Π件为光纤光栅。
[0067]参阅图7为本发明的光纤拉力调节装置的结构示意图，其包括空心的主体1021，设置在主体1021上的光纤前出口 1022和光纤后出口 1023，设置在主体1021内部的两个同轴的光纤线圈轴1024，光纤线圈轴1024上均缠绕着光纤1025。
[0068]本发明实施方式中，光纤前出口 1022、光纤的后出口 1023分别设置了光纤保护管(图中未标示)，用于防止光纤在拉动过程中由于角度变化过大而与设备发生过大摩擦，起到保护光纤和使光纤以固定方向出去的作用。又，光纤前出口 1022、光纤的后出口 1023分别可接两个传感器元件的一端，或连接另一个光纤拉力装置的光纤前出口 /光纤后出口。监控室内主机上安装的建筑监控系统可通过网络对光纤拉力调节装置进行等级上下限的设置，如果达到这些限值，装置会自动调节光纤线圈轴1023转动，达到对光纤1025的缩放功能。
[0069]由于光纤本身细小，对于大幅度的拉伸会对光纤造成断开的情况，本发明提供了根据光纤拉伸张力来自动调节的光纤拉力调节装置。通过部署和设置光纤传感器元件和光纤拉力调节装置的参数，来达到自动对光纤长度进行灵活自我调节，使光纤测量建筑主体结构时可很好保护光纤的使用。
[0070]模型构建模块12用于根据待监测建筑构建建筑体模型，测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接。本发明实施方式中，构建建筑体模型可以采用监控室内主机上安装的建筑监控系统提供的组态方式建立建筑模型，也可以通过导入一个配置文件的方式来建立待监测建筑的建筑体模型。待建筑体模型建立后，还需要对该建筑体模型的参数进行配置，使建筑模型与测试点进行关联， 进而使建筑危险信息可以直观的反馈在建筑体模型上。
[0071]计算模块13用于根据光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算出待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度。由于本实施例中的传感器元件是光纤光栅，因此本实施例是利用光纤光栅传感技术来计算各测试点的张力强度。
[0072]本发明实施方式中，计算模块13包括光感波参数分析单元131、波长变化推导单元132以及张力计算单元133 (参阅图6)。其中，光感波参数分析单元131用于对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据。波长变化推导单元132用于根据所获得的光变量数据推导出波长变化。张力计算单元133用于根据轴向向应变灵敏度公式和所推导出的波长变化计算出各测试点的张力强度。
[0073]本发明实施方式中，光纤服务器对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据ΔL和ΔU。其中，ΔL表示光纤的轴向伸缩量。ΔU表示由轴向拉伸引起的光纤直径的变化。然后，根据ΔL和ΔU，由公式:Δ λ=2Λ (Δ*ΔL+B*ΔU)获得波长变化数据Δ λ。其中，A表示弹光效应，B表示波导效应，均属于光纤的属性。最后，根据轴向向应变灵敏度公式(△ λ/λ) = (1-Ρ)C计算出各测试点的向应力-P，从而获得各测试点的张力强度。
[0074]分析模块14用于分析各测试点的张力强度的变化，根据分析结果在建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化。本发明实施方式中，在建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化包括建筑的扭曲、主体结构的分裂、主体结构部件危险程度的描述和异常颜色描绘及启动报警功能。其中，扭曲与分裂都是反映各建筑主体结构被破坏程度，但是是否扭曲或分裂要根据建筑材料来设置。
[0075]另外，本发明其它实施方式中，该系统还包括光纤调整模块以及参数调整模块。其中，光纤调整模块用于当检测到所部署的光纤传感器元件超过测试范围时，调整与该光纤传感器元件连接的光纤拉力调节装置对光纤进行拉线/放线操作。参数调整模块用于把超过测试范围的光纤传感器上所传送的参数进行减/加调整。
[0076]具体说，当光纤传感器元件测试到的拉力超过某一等级，两边的光纤拉力调节装置会同步配合缩放一定长度的光纤，使光纤回复到正常状态，此处的等级特征一般分为两方面，一个是指部署的测试光纤的上下限值，定义为光纤的测试有效范围，一般情况下是指光纤传感器元件的测试范围内，比如说:某个光纤传感器元件的测试范围值为-1P至6Ρ，那我们一般设置光纤上下限值为-0.8Ρ至5Ρ，最佳值为1Ρ。当检测到的监测数据达到5Ρ时，我们就会调节光纤拉力调节装置，对光纤进行放线操作，使光纤的测试值达到IP的范围，同时提升一个等级，如果采集到的监测数据小于-0.8Ρ时，我们就会调节光纤拉力调节装置，对光纤进行拉线操作，使光纤的测试值再次达到IP的范围，同时降低一个等级。对于测试得到的数据，每升一个等级，就会对原来数据进行加5Ρ的操作，相反，每降一个等级，都会对原来数据进行减5Ρ的操作。
[0077]因此，本发明的墙体形状变化检测系统，通过部署模块将光纤传感器元件、光纤拉力调节装置部署在待监测建筑主体结构上，利用传感技术能快速、灵活的检测出建筑体强化墙体结构中的形状变化，实现建筑体安全预警。
[0078]另外，本发明还提供了一种建筑物，该建筑物包括:建筑主体，以及对建筑主体进行安全监测的墙体形状变化检测系统。本发明实施方式中，该墙体形状变化检测系统的结构如图6所示，此处不再赘述。
[0079]本发明的建筑物，通过所部署的墙体形状变化检测系统对建筑主体进行安全检测，减少自然灾害和外力突变对结构的破坏，减少因此带来的损失，保障城市安全，实现建筑体安全预警。
[0080]以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种墙体形状变化检测方法，其特征在于，包括: 在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点； 根据待监测建筑构建建筑体模型，所述测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接; 根据所述光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算出待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度；以及 分析所计算的各测试点的张力强度的变化，根据分析结果在所述建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化。
2.根据权利要求1所述的墙体形状变化检测方法，其特征在于，还包括: 当检测到所部署的光纤传感器元件超过测试范围时，调整与该光纤传感器元件连接的光纤拉力调节装置对光纤进行拉线/放线操作；以及 把超过测试范围的光纤传感器上所传送的参数进行减/加调整。
3.根据权利要求1或2所述的墙体形状变化检测方法，其特征在于，所述在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点具体包括将至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置紧贴在待监测建筑主体结构非受力的墙面，封闭固定。
4.根据权利要求3所述的墙体形状变化检测方法，其特征在于，所述待监测建筑主体结构为单面墙或至少两面墙； 当待监测建筑主体是单面墙时，各传感器元件、光纤拉力调节装置串行连接，呈“S”状的蛇形部署在所述单面墙上，“S”状的每一个拐角处均作为过渡区域，其上仅部署相应的光纤拉力调节装置进行过渡； 当待监测建筑主体是至少两面墙时，且两面墙的相交部分墙体，交叉的部位墙体面角度过大时,所述相交部分墙体或角度过大的交叉的部位墙体作为过渡墙面,其上仅部署相应的光纤拉力调节装置进行过渡。
5.根据权利要求1或2所述的墙体形状变化检测方法，其特征在于，根据待监测建筑构建建筑体模型，所述测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接具体包括所述建筑体模型与所述光纤服务器通过网络连接，所述光纤服务器与所部署的光纤传感器元件和光纤拉力装置通过光纤连接。
6.根据权利要求1或2所述的墙体形状变化检测方法，其特征在于，所述根据所述光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度具体包括: 对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据； 根据所 获得的光变量数据推导出波长变化；以及 根据轴向向应变灵敏度公式和所推导出的波长变化计算出各测试点的张力强度。
7.一种墙体形状变化检测系统，其特征在于，包括: 部署模块，用于在待监测建筑主体结构上部署至少两个传感器元件以及与所述传感器元件通过光纤连接的光纤拉力调节装置，形成测试点；模型构建模块，用于根据待监测建筑构建建筑体模型，所述测试点通过光纤服务器与构建的建筑体模型连接； 计算模块，用于根据所述光纤服务器分析所部署的传感器元件上的属性变化获得相应的光变量数据，计算出待监测建筑主体结构上各测试点的张力强度；以及 分析模块，用于分析各测试点的张力强度的变化，根据分析结果在所述建筑体模型上描绘出相应墙体形状的变化。
8.根据权利要求7所述的墙体形状变化检测系统，其特征在于，还包括: 光纤调整模块，用于当检测到所部署的光纤传感器元件超过测试范围时，调整与该光纤传感器元件连接的光纤拉力调节装置对光纤进行拉线/放线操作；以及 参数调整模块，用于把超过测试范围的光纤传感器上所传送的参数进行减/加调整。
9.根据权利要求7或8所述的墙体形状变化检测系统，其特征在于，所述计算模块包括: 光感波参数分析单元，用于对所部署的传感器元件通过光纤传回来的光感波参数进行分析，获得对应的光变量数据; 波长变化推导单元，用于根据所获得的光变量数据推导出波长变化；以及张力计算单元，用于根据轴向向应变灵敏度公式和所推导出的波长变化计算出各测试点的张力强度。
10.根据权利要求7或8所述的墙体形状变化检测系统，其特征在于，所述光纤拉力调节装置包括空心的主体，设置`在所述主体上的光纤前出口和光纤后出口，设置在所述主体内部的两个同轴的光纤线圈轴，所述光纤线圈轴上均缠绕着光纤。
11.一种建筑物，其特征在于，所述建筑物包括:建筑主体，以及对所述建筑主体进行安全监测的如权利要求7至10任意一项所述的墙体形状变化检测系统。
【文档编号】G01B11/16GK103604386SQ201310643785
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】邬志刚, 燕晋春 申请人:中安消技术有限公司