建筑形变监测及倒塌预警系统的制作方法

本发明属于公共安全技术领域，具体涉及一种可用于建筑物形变监测及倒塌预警的系统。

背景技术：

建筑物尤其是高层建筑物的倒塌严重危及着人们的公共安全，特别是当建筑物遭受火灾等意外情况时，建筑物倒塌的概率大幅提升，对于处于建筑物内实施人员疏散和急救的消防人员而言，无法预知处于燃烧状态的建筑物是否会发生倒塌，更不能预知何时会发生倒塌，通常，消防人员只能依据经验以及对于现场状况的观察来感知判断，如此，对于处于危险状态的建筑物中的人员而言并无安全预警保障。通常情况下，建筑物在发生倒塌前均会发生不同程度的形变，而形变最主要的特征参量是位移，其他如挠度、倾斜、沉降从本质上说都是位移。在一定程度上，通过测量建筑构件或整体的位移，可以获知建筑空间维度上的变形，在连续的时间范围内测量，可以获取建筑在时间维度上的实时变形情况。然而，由于建筑物尤其是高层建筑体积较大，形变较小，并且无法在出现火情时在建筑上临时安装传统的检测传感器，需要采用非接触式的远距离快速测量，因此，目前的测量设备很难实现的建筑物形变的精确监测，同时也缺乏利用建筑物的形变进行倒塌预警的系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可用于对建筑物的形变进行监测及并实现倒塌预警的系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：建筑形变监测及预警系统，其特征在于，所述系统包括建筑结构位移探测单元和预警控制单元，所述建筑结构位移探测单元包括第一探测单元，所述第一探测单元用于检测建筑物被测量点的位移和/或速度；所述第一探测单元包括至少一个长距探测组件，所述探测组件用于获取至少一个被测量点的位移和/或速度变化过程；所述预警控制单元用于根据位移探测单元的测量结果进行预警控制。

进一步的，所述预警控制单元包括结构模型库，所述结构模型库用于存储建筑的结构模型信息及预警参数阈值和/或预警参数阈值的计算方法；所述结构模型信息包括被监测点位坐标。

进一步的，所述预警参数包括被测量点的位移，和/或速度，和/或加速度。

进一步的，所述第一探测单元包含多个长距探测组件，所述长距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

进一步的，所述建筑结构位移探测单元包括第二探测单元，所述第二探测单元包括至少一个短距探测组件，所述短距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于所述长距探测组件安装平台的位移和/或速度之变化和/或变化过程。

进一步的，所述第二探测单元包括多个短距探测组件，所述短距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各短距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

进一步的，所述报警控制单元包括警报生成算法，所述警报生成算法包括预警参数模型，所述预警参数模型用于存储预警参数集合，所述预警参数集合为生成警报信号的充分条件。

进一步的，所述警报生成算法还包括步骤：s1、判断预警参数阈值与测量值的大小关系，并将不小于对应的预警参数阈值的测量值对应的预警参数进行标记；s2、对标记的预警参数进行组合；s3、将组合形成的预警参数集合与预警参数模型比对，如果组合形成的预警参数集合包含任一预警参数模型，则生成警报，否则不生成警报。

进一步的，所述警报生成算法包括第一校验程序，所述第一校验程序用于获取第二探测单元数据，所述第二探测单元数据包括短距探测组件获取的位移，和/或速度，和/或加速度。

进一步的，所述系统包括第三探测单元，所述第三探测单元包括至少一个中距探测组件，所述中距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于任一中距参考位的位移和/或速度之变化和/或变化过程，所述中距参考位为系统安装环境中相对固定的中距参考位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的建筑物形变监测及预警系统能够实现对建筑物形变的远程、精确的监测，其中，位移探测单元通过设置多组探测组件提高了建筑物形变监测数据的准确性，有效识别和排除监测过程的一些不真实的数据，此外，预警控制单元通过对位移探测单元数据的分析可实现对建筑物的倒塌危险性做出一个评估，并做出准确、合理的预警，从而可以有效帮助相关人员制定合理、有效的应对措施。

附图说明

图1所示为本发明的建筑形变监测及倒塌预警系统的实施例结构框图；

图2所示为本发明实施例所述的警报生成算法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“根部”、“内”、“外”、“外围”、“里侧”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a-b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。“a～b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参阅图1及图2：

本实施例的建筑形变监测及倒塌预警系统，所述系统包括建筑结构位移探测单元和预警控制单元，所述建筑结构位移探测单元包括第一探测单元，所述第一探测单元用于检测建筑物被测量点的位移和/或速度；所述第一探测单元包括至少一个长距探测组件，所述探测组件用于获取至少一个被测量点的位移和/或速度变化过程；所述预警控制单元用于根据位移探测单元的测量结果进行预警控制。

具体而言，所述建筑结构位移探测单元的第一探测单元是作为探测建筑物形变的主要测量单元，即通过所述的长距探测组件实现对建筑物形变参数的远程测量，作为具体的优选，用于表征建筑物形变的参数可以采用形变量和形变速率，更具体而言，可以通过探测组件获取被测建筑物上至少一个被测量点的位移和/或速度变化过程；进一步的，所述预警控制单元通过分析位移探测单元所测量的数据进行预警控制。值得说明的是，通常情况下，由于建筑物的形变较小，并且需要进行远距离观测，此外，当建筑物处于火灾等特殊环境时，高温火势、烟雾等均会对建筑物形变数据的测量造成干扰，作为一种优选的，所述探测组件为雷达探测组件，以在不同环境下对建筑物形变实现精确、稳定的测量。

作为优选的实施方案，所述预警控制单元包括结构模型库，所述结构模型库用于存储建筑的结构模型信息及预警参数阈值和/或预警参数阈值的计算方法；作为具体的，所述结构模型信息包括用以体现被监测点在建筑结构模型中的相对位置的点位坐标，建筑结构从其功能主要由承重结构和围护结构两个部分构成，建筑结构模型信息中的不同坐标对应着建筑的不同结构部位，因此，不同坐标对应的预警参数阈值和/或预警参数阈值也是不尽相同的；作为一种具体的优选，所述预警参数包括被测量点的位移，和/或速度，和/或加速度。

作为优选的实施方案，所述第一探测单元包含多个长距探测组件，所述长距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。通过设置多个长距探测组件可以实现对多个建筑物的同时监测；或者，将每个长距探测组件对应建筑物的不同区域，以实现对建筑物的全面覆盖探测，监测到建筑物的每个关键区域的形变信息，由此，一方面，可以通过汇总分析建筑物各区域的形变信息以实现对建筑物整体形变趋势做出准确的预测，另一方面，便于相关人员根据建筑物各区域的形变信息快速做出合理的应对方案。进一步的，将所述长距探测组件设置于调整座上，有利于对长距探测组件实现稳定的固定，避免由于长距探测组件的不稳定而对监测数据造成较大的误差，所述调整座还可提供各探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度，提高探测组件探测的灵活、准确性。

作为优选的实施方案，所述建筑结构位移探测单元包括第二探测单元，所述第二探测单元包括至少一个短距探测组件，所述短距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于所述长距探测组件安装平台的位移和/或速度之变化和/或变化过程。具体的，可通过所述第二探测单元的监测数据来判断长距探测组件是否稳定固定在其安装平台上，若长距探测组件相对其安装平台出现了相对位移，那么，表明长距探测组件本身处于一个不稳定的监测环境下，对其所监测到的建筑物的形变数据的准确性和真实性会造成较大的影响，出现假象的测量数据。由此，应当对长距探测组件的监测数据做出修正，或者直接将所监测到的数据视为无效。反之，若长距探测组件相对其安装平台没有相对位移，那么说明长距探测组件本身并未发生移动，其所监测到的数据即为建筑物本身的真实形变值。

作为优选的实施方案，所述第二探测单元包括多个短距探测组件，所述短距探测组件设置于调整座上，所述调整座可提供各短距探测组件探测方向的联动和/或独立调节自由度。

作为优选的实施方案，所述报警控制单元包括警报生成算法，所述警报生成算法包括预警参数模型，所述预警参数模型用于存储预警参数集合，所述预警参数集合为生成警报信号的充分条件。

作为优选的实施方案，参阅图2，所述警报生成算法还包括步骤：s1、判断预警参数阈值与测量值的大小关系，并将不小于对应的预警参数阈值的测量值对应的预警参数进行标记；s2、对标记的预警参数进行组合；s3、将组合形成的预警参数集合与预警参数模型比对，如果组合形成的预警参数集合包含任一预警参数模型，则生成警报，否则不生成警报。

作为优选的实施方案，所述警报生成算法包括第一校验程序，所述第一校验程序用于获取第二探测单元数据，所述第二探测单元数据包括短距探测组件获取的位移，和/或速度，和/或加速度。具体的，第一校验程序可通过所获取第二探测单元数据判断第一探测单元的长距探测组件是否处于稳定、有效的探测状态，并根据第二探测单元数据对长距探测组件进行修正调整。

作为优选的实施方案，所述系统包括第三探测单元，所述第三探测单元包括至少一个中距探测组件，所述中距探测组件用于获取第一探测单元的长距探测组件相对于任一中距参考位的位移和/或速度之变化和/或变化过程，所述中距参考位为系统安装环境中相对固定的中距参考位置。具体的，通过设置第三探测单元可以提高第一探测单元所监测数据的真实性和准确性，例如，当第三探测单元探测到系统安装环境中相对固定的中距参考位置相对第一探测单元的长距探测组件未出现位移，则表明长距探测组件的探测状态真实有效，反之，若第三探测单元探测到中距参考位置相对第一探测单元的长距探测组件出现了位移，则表明所述长距探测组件的探测值出现了一定的误差，或者，表明长距探测组件所探测到的数值不真实，由此，可以对长距探测组件进行修正。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。