一种历史建筑的实时监测系统的制作方法

本发明涉及历史建筑安全监测技术领域，尤其涉及一种历史建筑的实时监测系统。

背景技术

通常，当历史建筑出现损坏时，需要对历史建筑进行监测维修，检修时在相关位置会设置若干个监测点，在监测点处根据需要设置一些温湿度传感器、应力传感器、位移传感器、沉降传感器、压力传感器、光学传感器、一氧化碳浓度传感器、甲烷浓度传感器、氧气浓度传感器等传感器，利用这些传感器辅助维修人员确定建筑损坏原因，由于现有的检修技术中，监测点分布较为分散，对传感设备的监测维护都较为困难，且根据现有的检修系统，不容易直观有效的掌握传感设备的状态以及历史建筑的状态。

另外，在历史建筑行业，历史建筑信息模型(buildinginformationmodeling，bim)贯穿于历史建筑工程的整个周期，为所有的历史建筑项目提供了协调、一致的信息。历史建筑信息模型是一个由计算机三维模型所形成的的数据库，用数位化的历史建筑元件表示真实世界中用来建造历史建筑物的构件历史建筑信息模型，涵盖了几何学、空间关系、地理资讯、各种历史建筑元件的性质及数量(例如供应商的详细资讯)，可以用来展示整个历史建筑生命周期，包括了兴建过程及营运过程。历史建筑内各个部分、各个系统都可以呈现出来。这些信息在历史建筑设计、施工和管理的过程中能够加快决策进度、提高决策质量。

bim的特征主要有以下几点：

参数化设计：bim将历史建筑的不同构件和文字信息按照类别划分为不同的类型，将构件的属性设计为各种对应的参数。

关联：在模型和视图之间创建双向关联。任何视图的变更都能够被传递到整个模型中，并更新相关视图或明细表。

协同设计：协同设计是相同专业的不同设计人员或者不同专业的设计人员基于同一数据模型同时进行不同设计工作的工作方式。

可持续设计：bim模型中包含的历史建筑信息能够在全生命周期中得到有效利用，历史建筑生命周期内的所有软件能够共享同一个bim模型，从而获得最佳的项目实施方案，满足绿色设计理念。

关于房屋检测维修，现有的检测制度和说检测时机的规定和掌握存在着一定的漏洞，正如优秀历史建筑保护修缮技术规程中关于保护修缮检测中一般规定第一句写道“优秀历史建筑保护修缮工程应进行房屋综合检测”。这就说明现有的房屋检测是因修缮工程才应进行检测的逻辑推理和因果关系。

然而，反其道而行之才是合理的、必须的，只有经过必要的检测，发现各类问题然后进行修缮那才是应该而且是恰到好处的。举一个极其简单而又通俗易懂的例子就十分形象的说明问题，优秀历史建筑就好比人类的儿童和老人，处于特殊地位而应该受到特殊保护一样，建立监护人或者监护制度，对儿童有定期体检，对于上了年纪的老人建议定期体检一样，对优秀历史建筑建立起必要可行的监护制度，变检测为监测才更为合理、科学。历史建筑物的损坏老化是一个长期的过程(自然灾害除外)是一个潜移默化的从量变到质变的过程，只有建立起科学的监测制度，才能真正全面的掌握这些历史建筑的动态变化、危险程度、变化趋势，通过大数据库的建立即时掌握各类优秀历史建筑的实时状态，并且根据需要确定不间断连续监测的方法(类似24小时心脏动态心电图监测)对特殊对象进行特殊关照，只有这样才能真正改变目前的被动状态。

随着社会经济的发展，由于外部环境作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，历史建筑的自身不可避免的会产生损伤累积和抗力衰减，继而演变为文物本体基础沉降、结构变形、建筑破坏等不可挽回的伤害，造成历史遗产的损坏。

但是，现在的历史建筑检修技术比较滞后，需要在发现问题后进行检测维修，且在对历史建筑的整体进行检修方面缺乏相关设置，无法够直观有效掌握各类优秀的历史建筑的实时状态信息(包括历史建筑状态信息、历史建筑内外部环境状态信息和历史建筑变化趋势信息等)，无法根据需要确定针对各种历史建筑不间断连续监测、预警。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了

一种历史建筑的实时监测系统，适用于对历史建筑进行远程实时监测管理，于所述历史建筑顶部的边缘位置分别设置多个第一监测点，于所述历史建筑内部的应力集中位置分别设置多个第二监测点，以及于所述历史建筑内部分别设置多个第三监测点；

所述历史建筑对应一唯一的历史建筑信息，每个所述第一监测点分别对应一唯一的第一位置信息，每个所述第二监测点分别对应一第二位置信息，每个所述第三监测点分别对应一第三位置信息；所述远程监测管理系统包括：

多个第一传感器，分别设置在对应的所述第一监测点上，并用于采集所述历史建筑于所述第一监测点上在水平方向上的倾斜信息和在垂直方向的沉降信息，每个所述第一传感器分别将采集到的所述倾斜信息、所述沉降信息以及所述第一传感器的位置信息整合形成一第一监测信息并输出；

多个第二传感器，分别设置在对应的所述第二监测点上，并用于采集所述历史建筑于每个所述第二监测点处的应力变化信息，每个所述第二传感器分别将采集到的所述应力变化信息和所述第二传感器的位置信息整合形成一第二监测信息并输出；

多个摄像装置，分别设置在每个所述第三监测点上，并用于采集和输出所述历史建筑上对应于所述第三监测点的建筑材料的图像信息，每个所述摄像装置分别将所述图像信息与所述摄像装置的位置信息整合形成一第三监测信息并输出；

处理单元，分别连接每个所述摄像装置，用于根据每个所述摄像装置连续传输的所述第三监测信息比较得到所述历史建筑上的每个所述第三监测点的所述建筑材料的外观变化信息并输出；

数据库，所述数据库连接所述第一传感器、所述第二传感器及所述摄像装置，所述数据库用于接收并存储所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述第三监测信息和所述外观变化信息，所述数据库还用于存储所述历史建筑信息以及分类处理第一第二第三监测信息的相互关系；

云服务平台，所述云服务平台连接所述数据库，所述云服务平台用于根据所述历史建筑信息进行建模以得到一对应所述历史建筑的建筑信息模型，并根据所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述外观变化信息以及所述建筑信息模型处理得到一对应所述历史建筑的建筑监控信息模型并输出，所述建筑信息模型包括所述历史建筑全生命周期内的所有建筑原件的相关信息，所述建筑监控信息模型包括所述历史建筑全生命周期内的所有建筑原件的相关信息、所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述第三监测信息及所述外观变化信息；

多个用户终端，每个所述用户终端分别连接所述云服务平台，每个所述用户终端分别用于接收所述建筑监控信息模型并提供给用户通过所述建筑监控信息模型以三维视图的方式调取和查看所述历史建筑全生命周期内的所有建筑原件的相关信息、所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述第三监测信息及所述外观变化信息。

优选的，所述历史建筑信息包括：对应所述历史建筑的整体结构的结构信息、对应所述历史建筑的建筑位置的位置信息、对应所述历史建筑的建筑历史的历史信息、对应所述历史建筑的维护记录的维护信息及对应所述历史建筑的历史人工检测记录的人工检测记录。

优选的，云服务平台包括：

数据获取模块，所述数据获取模块用于从所述数据库获取所述历史建筑信息、所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述第三监测信息及所述外观变化信息并输出；

第一建模模块，所述第一建模模块连接所述数据获取模块，所述第一建模模块用于从所述数据库获取所述历史建筑信息并根据所述历史建筑信息进行建模以得到一对应所述历史建筑的所述建筑信息模型，所述第一建模模块输出所述建筑信息模；

第二建模模块，所述第二建模模块连接所述数据获取模块，所述第二建模模块用于从所述数据库模块获取所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述第三监测信息及所述外观变化信息并根据所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述第三监测信息及所述外观变化信息进行建模以得到一对应所述历史建筑的监测模型，所述第二建模模块输出所述监测模型；

第三建模模块，所述第三建模模块连接所述第一建模模块和所述第二建模模块，所述第三建模模块用于接收所述建筑信息模型和所述监测模型并对所述建筑信息模型和所述监测模型进行合并处理以得到一对应所述历史建筑的所述建筑监控信息模型，所述第三建模模块输出所述建筑监控信息模型；

结构验算模块，所述结构验算模块连接所述第三建模模块，所述处理模块用于接收所述建筑监控信息模型并根据所述建筑监控信息模型对所述历史建筑的整体结构进行分析以得到一结构验算结果，所述结构验算模块输出所述机构验算结果；

所述结构验算结果包括：所述历史建筑的整体结构的老化与损坏情况、所述历史建筑内部的应力集中位置的构件的老化与损坏情况、所述历史建筑上对应于所述第三监测点的建筑材料的老化与损坏情况。

优选的，所述云服务平台还包括：

预警模块，所述预警模块连接所述结构验算模块，所述预警模块用于接收所述结构验算结果，所述预警模块还用于根据所述结构验算结果进行预警处理以得到一预警结果并输出，为建筑结构变化提供安全预警。

优选的，所述结构验算结果以表格和/或图表的形式发送至所述用户终端。

优选的，所述历史建筑监控信息模型采用不同的预警颜色显示所述历史建筑的所述实时结构信息和实时环境信息。

优选的，所述用户终端包括移动终端和计算机终端；

所述移动终端与所述云服务平台之间采用无线方式连接；

所述计算机终端与所述云服务平台之间采用有线方式或者无线方式连接。

本发明的有益效果：

通过根据建筑信息构建建筑信息模型，建筑信息模型是一个由计算机三维模型所形成的的数据库，包含了建筑全生命周期所有信息，这些信息在建筑设计、施工和管理的过程中能够加快决策进度、提高决策质量；

根据所述第一监测信息、所述第二监测信息、所述外观变化信息以及所述建筑信息模型处理得到一对应所述历史建筑的建筑监控信息模型；

能够以三维视图的方式在历史建筑监控信息模型中直观的看到历史建筑的整体结构以及第一传感器、第二传感器、摄像装置在历史建筑中的相对位置等信息，并能够历史建筑整体结构和对应第二、三监测点处的结构进行直观、实时、连续的监测，以便维护者有效控制由于历史建筑的结构变化所带来的相关问题。

附图说明

图1为本发明较佳的实施例中，历史建筑的实时监测系统的功能模块示意图；

图2为本发明较佳的实施例中，云服务平台的功能模块示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图1所示，一种历史建筑的实时监测系统，适用于对历史建筑进行远程实时监测管理，于上述历史建筑顶部的边缘位置分别设置多个第一监测点，于上述历史建筑内部的应力集中位置分别设置多个第二监测点，以及于上述历史建筑内部分别设置多个第三监测点；

上述历史建筑对应一唯一的历史建筑信息，每个上述第一监测点分别对应一唯一的第一位置信息，每个上述第二监测点分别对应一第二位置信息，每个上述第三监测点分别对应一第三位置信息；上述远程监测管理系统包括：

多个第一传感器1，分别设置在对应的上述第一监测点上，并用于采集上述历史建筑于上述第一监测点上在水平方向上的倾斜信息和在垂直方向的沉降信息，每个上述第一传感器1分别将采集到的上述倾斜信息、上述沉降信息以及上述第一传感器1的位置信息整合形成一第一监测信息并输出；

多个第二传感器2，分别设置在对应的上述第二监测点上，并用于采集上述历史建筑于每个上述第二监测点处的应力变化信息，每个上述第二传感器2分别将采集到的上述应力变化信息和上述第二传感器2的位置信息整合形成一第二监测信息并输出；

多个摄像装置3，分别设置在每个上述第三监测点上，并用于采集和输出上述历史建筑上对应于上述第三监测点的建筑材料的图像信息，每个上述摄像装置3分别将上述图像信息与上述摄像装置3的位置信息整合形成一第三监测信息并输出；

处理单元，分别连接每个上述摄像装置3，用于根据每个上述摄像装置3连续传输的上述第三监测信息比较得到上述历史建筑上的每个上述第三监测点的上述建筑材料的外观变化信息并输出；

数据库4，上述数据库4连接上述第一传感器1、上述第二传感器2及上述摄像装置3，上述数据库4用于接收并存储上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述第三监测信息和上述外观变化信息，上述数据库4还用于存储上述历史建筑信息以及分类处理第一第二第三监测信息的相互关系；

云服务平台5，上述云服务平台5连接上述数据库4，上述云服务平台5用于根据上述历史建筑信息进行建模以得到一对应上述历史建筑的建筑信息模型，并根据上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述外观变化信息以及上述建筑信息模型处理得到一对应上述历史建筑的建筑监控信息模型并输出，上述建筑信息模型包括上述历史建筑全生命周期内的所有建筑原件的相关信息，上述建筑监控信息模型包括上述历史建筑全生命周期内的所有建筑原件的相关信息、上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述第三监测信息及上述外观变化信息；

多个用户终端6，每个上述用户终端6分别连接上述云服务平台5，每个上述用户终端6分别用于接收上述建筑监控信息模型并提供给用户通过上述建筑监控信息模型以三维视图的方式调取和查看上述历史建筑全生命周期内的所有建筑原件的相关信息、上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述第三监测信息及上述外观变化信息。

在本实施例中，通过根据建筑信息构建建筑信息模型，建筑信息模型是一个由计算机三维模型所形成的的数据库4，包含了建筑全生命周期所有信息，这些信息在建筑设计、施工和管理的过程中能够加快决策进度、提高决策质量；

根据上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述外观变化信息以及上述建筑信息模型处理得到一对应上述历史建筑的建筑监控信息模型；

能够以三维视图的方式在历史建筑监控信息模型中直观的看到历史建筑的整体结构以及第一传感器1、第二传感器2、摄像装置3在历史建筑中的相对位置等信息，并能够历史建筑整体结构和对应第二、三监测点处的结构进行直观、实时、连续的监测，以便维护者有效控制由于历史建筑的结构变化所带来的相关问题。

具体的，在历史建筑的天台的多个边缘位置设置第一传感器1，如在一些具有天台的历史建筑的天台四角处安装水平和垂直方向的第一传感器1，感知其倾斜和沉降状况，当发生的倾斜或者沉降的时则采取相应的防护措施；

在历史建筑内部应力集中或者有大重量物体的结构构件对应的结构点位置设置第二传感器2，如应力传感器，对其结构的应力应变变化进行实施监控，当出现较大变化时则采取相应的防范措施；

在历史建筑重点部位对应的第三监测点处处安装摄像装置3，如安装能实时监控建筑材料表面及结构材性表面状况的摄像头，实时观察其外观变化并记录分析。

本发明较佳的实施例中，上述历史建筑信息包括：对应上述历史建筑的整体结构的结构信息、对应上述历史建筑的建筑位置的位置信息、对应上述历史建筑的建筑历史的历史信息、对应上述历史建筑的维护记录的维护信息及对应上述历史建筑的历史人工检测记录的人工检测记录。

如图2所示，本发明较佳的实施例中，云服务平台5包括：

数据获取模块7，上述数据获取模块7用于从上述数据库4获取上述历史建筑信息、上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述第三监测信息及上述外观变化信息并输出；

第一建模模块8，上述第一建模模块8连接上述数据获取模块7，上述第一建模模块8用于从上述数据库4获取上述历史建筑信息并根据上述历史建筑信息进行建模以得到一对应上述历史建筑的上述建筑信息模型，上述第一建模模块8输出上述建筑信息模；

第二建模模块9，上述第二建模模块9连接上述数据获取模块7，上述第二建模模块9用于从上述数据库4模块获取上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述第三监测信息及上述外观变化信息并根据上述第一监测信息、上述第二监测信息、上述第三监测信息及上述外观变化信息进行建模以得到一对应上述历史建筑的监测模型，上述第二建模模块9输出上述监测模型；

第三建模模块10，上述第三建模模块10连接上述第一建模模块8和上述第二建模模块9，上述第三建模模块10用于接收上述建筑信息模型和上述监测模型并对上述建筑信息模型和上述监测模型进行合并处理以得到一对应上述历史建筑的上述建筑监控信息模型，上述第三建模模块10输出上述建筑监控信息模型；

结构验算模块11，上述结构验算模块11连接上述第三建模模块10，上述处理模块用于接收上述建筑监控信息模型并根据上述建筑监控信息模型对上述历史建筑的整体结构进行分析以得到一结构验算结果，上述结构验算模块11输出上述机构验算结果；

上述结构验算结果包括：上述历史建筑的整体结构的老化与损坏情况、上述历史建筑内部的应力集中位置的构件的老化与损坏情况、上述历史建筑上对应于上述第三监测点的建筑材料的老化与损坏情况。

本发明较佳的实施例中，上述云服务平台5还包括：

预警模块，上述预警模块连接上述结构验算模块11，上述预警模块用于接收上述结构验算结果，上述预警模块还用于根据上述结构验算结果进行预警处理以得到一预警结果并输出，为建筑结构变化提供安全预警。

本发明较佳的实施例中，上述结构验算结果以表格和/或图表的形式发送至上述用户终端6。

本发明较佳的实施例中，上述历史建筑监控信息模型采用不同的预警颜色显示上述历史建筑的上述实时结构信息和实时环境信息。

本发明较佳的实施例中，上述用户终端6包括移动终端和计算机终端；

上述移动终端与上述云服务平台5之间采用无线方式连接；

上述计算机终端与上述云服务平台5之间采用有线方式或者无线方式连接。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。