一种超高层建筑分布式倾角监测系统及方法与流程

本发明涉及超高层建筑监测领域，尤其涉及一种超高层建筑分布式倾角监测系统与方法。

背景技术：

1、随着城市化的快速发展，超高层建筑数量逐渐增多。由于日照、风力、温度、地面沉降等影响，超高层建筑不仅存在长期的动态偏摆运动，也存在不可逆的准静态倾斜趋势，给建筑安全运营与人员安全带来重大隐患。

2、目前，超高层建筑倾斜监测常采用激光铅垂仪、全站仪等监测仪器，其原理均基于激光测距和测角，随着超高建筑的增高和大气折光等影响，瞄准难度增加，在轴线分段引导过程中，误差随分段次数累积，造成引导精度下降。gps监测技术可以克服传统光学、电子仪器监测的缺陷，利用gps定位超高层建筑特征点，计算位移偏差从而进一步计算垂直度可以克服传统方法的缺陷。但是，gps定位需要在环境开阔地带进行，而超高层建筑一般坐落在城市中心，周围高楼林立，多路径效应十分严重。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本公开提出了一种基于mimu（microinertial measurementunit,微惯性测量单元）的超高层建筑分布式倾角监测系统与装置。

2、mimu具有体积小、成本低、不受外界环境干扰等诸多优点，近年来被广泛应用建筑监测领域。但单个mimu精度普遍偏低，通过集成多个mimu形成多imus，可以实现低成本高精度监测的目的。本公开基于多mimus传感器，设计了一种基于多mems imus阵列的超高层建筑分布式倾角监测系统。

3、该系统包括：8个（作为优选）多imus形成多imus阵列，两两分为4组，分别贴置于超高层建筑的4面基座墙上，通过ntp时间同步协议和4g无线传输模块，将采集加速度和角速率数据传回云服务器进行解算，最后将解算的超高层建筑倾角结果在终端进行分析与展示。

4、该超高建筑倾角监测系统与装置部署方案根据超高建筑自身特点定制，随装随用，监测过程不受外界环境干扰，通过多imus阵列实现实时高精度倾角监测

5、更进一步的，该系统由①传感器模块、②时间同步模块、③数据解算模块以及④数据存储与展示模块组成。其中：

6、传感器模块用于数据采集，由8个多imus组成，分为4组,分别贴置于超高层建筑的4面基座墙上；

7、时间同步模块用于多imus阵列的时间同步，采用ntp协议（一种英特网时间同步协议的标准，通过该协议计算机可将时间同步于世界协调时，广泛用于分布式系统的时间同步）；

8、数据解算模块基于加速度和角速率数据，采用mahony互补滤波算法实现基座墙面的倾角测量；

9、数据存储与展示模块用于数据的存储，分析与展示。

10、与现有技术相比，本公开的有益效果是：（1）通过多imus阵列，实现了低成本高精度监测；（2）监测过程不受外界环境干扰；（3）根据超高建筑自身特点定制，随装随用，实现实时高精度倾角监测。

技术特征：

1.一种超高层建筑分布式倾角监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器模块包括8个mimu传感器，两两分为4组，分别贴置于建筑物的4面基座墙上。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述时间同步模块采用ntp协议进行时间同步。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述数据解算模块利用mahony互补滤波算法，分别对各mimu传感器测得的加速度和角速率数据进行计算，得到其对应的倾角估值；然后对各mimu传感器的倾角估值进行优化平均处理，得到建筑物的正面倾角和侧面倾角。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：数据存储与展示模块，用于数据的存储与展示。

6.一种应用权利要求1-5中任一所述系统的超高层建筑分布式倾角监测方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤s2包括：对同一面墙上的不同mimu传感器得到的倾角估值进行优化平均处理，作为该面墙的倾角估值；

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

技术总结
一种超高层建筑分布式倾角监测系统及方法，该系统包括：传感器模块，用于数据采集，由多个MIMU传感器组成的多IMUs阵列组成，分为4组，分别贴置于建筑物的4面基座墙上；时间同步模块，用于多IMUs阵列的时间同步；数据解算模块，用于对MIMU传感器获取的加速度和角速率数据进行解算处理，实现基座墙面的倾角测量。该系统通过多IMUs阵列实现超高建筑物的倾角测量，监测过程不受外界环境干扰，并可根据超高建筑自身特点定制，随装随用，实现实时高精度倾角监测。

技术研发人员：柳絮,张胜良,郭海山,李浩,陈蕾,周予启,詹必雄,于艺林,黄曙亮,阎斌,云洪亮,刘卫未,任耀辉,张惠丽,焦俊娟
受保护的技术使用者：中国建筑一局（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15