一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统及方法与流程

本发明属于建筑结构抗震领域，具体涉及一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统及方法。

背景技术：

传统的建筑结构抗震方法是依靠主体结构本身非弹性状态来消耗地震能量。由于设计烈度的欠准确性以及结构非弹性破坏机理的复杂性，导致这种传统的抗震方法不安全。随后在建筑结构抗震上引入结构隔震、消能减震手段，使得地面剧烈震动时上部结构仍能处于正常的工作状态，有效地降低了结构的地震破坏能力。有的建筑在结构振动控制部位安装传感器，把瞬时测得的地震反应传输至计算机系统，经过信息处理和计算后，计算机向驱动机构注入控制参数，改变了结构的动力特性，使结构的振动反应迅速衰减，同样在一定程度上减小了地震的作用。但是，不管是采用隔震、消能减震或者主动控制，建筑结构都是在地震响应之后进行抗震耗能的，无法在地震来临之前预先做出抗震参数的调整，在一定程度上影响了建筑结构抗震效果，尤其对抗震要求等级较高的建筑。

因此，如何建立一套有效的抗震系统，而设计出一种分布式感知的网络化建筑结构抗震系统及方法，即为本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统及方法，以解决上述现有技术中所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统，包括：地震监测装置、地震采集装置、互联网及数据处理信息中心，其中：

所述地震监测装置安装在多个地震监测点上，所述多个地震监测点设定方式为：以抗震区域的中心为圆心，选取多个距离作为半径，做一个同心圆，在每一个圆周上均匀布置多个地震监测点；

所述地震采集装置，完成对所述地震监测装置数据的采集、预处理，并将有效数据通过所述互联网传输到抗震区域内的所述数据处理信息中心；

所述数据处理信息中心对地震监测点传输过来的数据进行实时分析，确定地震的位置和抗震区域的地震烈度，并将分析的结果通过所述互联网传输给抗震区域内对抗震要求较高的建筑物。

较佳的实施方式中，还包括多个结构主动控制装置，在对抗震要求较高的每一座建筑物均安装所述多个结构主动控制装置，所述多个结构主动控制装置能够分析出地震烈度对本结构的影响情况，并能采取结构最优的控制方案。

较佳的实施方式中，所述多个结构主动控制装置为电控比例流量阀阻尼器，通过调整各个阻尼器的比例流量阀来完成对结构的控制性能进行优化。

较佳的实施方式中，所述地震监测装置为加速度传感器；所述地震采集装置为计算机；所述数据处理信息中心为服务器。

较佳的实施方式中，所述加速度传感器为三轴向加速度传感器。

较佳的实施方式中，所述抗震区域为一片社区、一个城市或者一个城市群。

为了达到上述目的，本发明还提供一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震方法，包括如下步骤：

步骤A：建立一个抗震区域，并确定地震监测点的数量，在每个地震监测点上安装地震监测装置；

步骤B：各个地震监测点位置上，通过地震采集装置对地震采集监测系统的数据进行采集，并传输到数据处理信息中心；

步骤C：数据处理信息中心对地震监测点传输过来的数据进行实时分析，并将分析结果传输给抗震要求较高的建筑物；

步骤D：对抗震要求较高的每一座建筑物均安装多个结构主动控制装置；

步骤E：修正传来的地震信息，并对各个控制装置的进行参数调整。

较佳的实施方式中，在步骤A中，所述抗震区域为一片社区、一个城市或者一个城市群，以抗震区域的中心为圆心，以r₁、r₂……、r_N为半径建立同心圆，在每一个圆周上均匀布置多个地震监测点。

较佳的实施方式中，相邻同心圆之间的距离不大于10km。

较佳的实施方式中，在步骤E中，用地震分析算法进行分析，对前一批的地震定位和地震烈度进行修正，并将修正后的结果传给建筑结构主动控制装置，完成对结构上各个控制装置的参数调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果相比：本发明提供了一种快速、准确的基于分布式感知的网络化建筑结构的抗震系统及方法，能够快速实现抗震区域内建筑物的抗震，保证了人员的安全，防止财产的损失。

附图说明

图 1 为本发明一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统的地震监测示意图；

图2为本发明一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统的组成示意图。

附图标记说明：1、地震监测装置；2、地震采集装置；3、互联网；4、数据处理信息中心；5、建筑物。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1及图2所示，分别为本发明一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统及方法的地震监测示意图及组成示意图；本发明提供了一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统，其包括地震监测装置1、地震采集装置2、互联网3及数据处理信息中心4，其中：所示的地震监测装置1可以选择加速度传感器，优选三轴向加速度传感器；所述的地震采集装置2可以选择计算机，所述数据处理信息中心4可以选择服务器。

本发明的一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震系统的具体实施方式是：首先根据建筑的重要性、所处的位置以及使用功能的要求选择抗震区域，抗震区域可以是一片社区、一个城市或者一个城市群，以抗震区域的中心为圆心，选取若干个距离（其中，该若干个距离可以根据抗震区域的大小和地震监测准确度而定，为了准确获得地震信息，一般相邻同心圆之间的距离不得大于10km）作为半径，做一个同心圆，在每一个同心圆的圆周上均匀布置若干个地震监测点，并在每一个地震监测点上安装地震监测装置1；

在各个地震监测点位置上，将地震采集装置2连接地震监测装置1，该地震监测装置可以是三轴向加速度传感器，通过地震采集装置2完成对三轴向加速度传感器数据的采集、预处理，并将有效数据通过互联网3传输到抗震区域内的数据处理信息中心4；

数据处理信息中心4对地震监测点传输过来的数据进行实时分析，利用P波震相捡拾等方法确定地震的位置和抗震区域的地震烈度，并将分析的结果通过互联网3传输给抗震区域内对抗震要求较高的建筑物5。

本发明还包括结构主动控制装置，在对抗震要求较高的每一座建筑均安装多个结构主动控制装置，多个结构主动控制装置能够根据地震记录P波到达后前5秒的信息对结构进行时程分析，分析出地震烈度对本结构的影响情况，并能采取结构最优的控制方案。具体实施方式是在每个监测点上的地震监测装置1通过互联网3将筛选过的监测数据传输至抗震区域内的数据处理信息中心4，数据处理信息中心4通过长短时平均法、AIC准则法、基于小波系数的W-AIC等方法进行地震的定位、地震烈度的确定及修正，并将地震分析结果通过互联网3传输到抗震区域内抗震结构的结构主动控制装置上，结构主动控制装置分析出地震对本结构的影响，并得到结构控制调整方案，进而调整结构主动控制装置的参数。

例如，可采用电控比例流量阀阻尼器的结构主动控制装置，根据结构控制调整方案，通过调整比例流量阀来完成对结构主动控制装置的动力学性能优化。建筑结构根据数据处理信息中心4陆续发来的地震参数不对修正结构的控制参数，以达到最优的抗震效果。

如图1、图2所示，本发明还提供一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震方法，具体包括如下步骤：

步骤A：建立一个抗震区域，确定地震监测点的数量，并在每个监测点上安装地震监测装置；

根据规划，建立一个抗震区域（其中：该抗震区域可以一片社区、一个城市或者一个城市群），以抗震区域的中心为圆心，以r₁、r₂……、r_N（r₁、r₂……、r_N根据抗震区域的大小和地震监测准确度而定，一般相邻同心圆之间的距离为不得大于10km）为半径建立同心圆。根据不同的半径，在不同的同心圆的圆周上确定地震监测点P_i,j的数量，并将监测点P_i,j均匀布置在圆周上，在每一个监测点P_i,j上安装地震监测装置1，该地震监测装置1可为三轴向加速度传感器；

步骤B, 在各个地震监测点位置上，通过地震采集装置对地震采集监测系统的数据进行采集，并传输到数据处理信息中心；其中，地震采集装置可以为计算机；

如图2所示，在各个地震监测点位置上，计算机连接三轴向加速度传感器，完成对三轴向加速度传感器数据的采集、预处理，并将有效数据通过互联网3传输到抗震区域内的数据处理信息中心4；

步骤C,数据处理信息中心对地震监测点P_i,j传输过来的数据进行实时分析，并将分析结果传输给抗震要求较高的建筑物5；

如图2，数据处理信息中心4对地震监测点P_i,j传输过来的数据进行实时分析，确定地震的位置和抗震区域的地震烈度，并将分析的结果通过互联网3传输给抗震区域内对抗震要求较高的建筑物5；

步骤D,如图2，在抗震区域内，对抗震要求较高的每一座建筑物5均安装若干结构主动控制装置，该若干结构主动控制装置能够分析出地震烈度对本结构的影响情况，并能采取结构最优的控制方案。例如，采用电控比例流量阀阻尼器的结构主动控制装置，根据结构控制调整方案，通过调整各个阻尼器的比例流量阀来完成对结构的控制性能进行优化，以达到最佳的抗震效果；

步骤E,修正传来的地震信息，并对各个控制装置的进行参数调整。

如图2所示，数据处理信息中心4将第一批地震信号传给抗震区域的建筑物5之后，会陆续收到其他地震监测位置传来的地震信息，利用地震分析算法进行分析，对前一批的地震定位和地震烈度进行修正，并将修正后的结果传给建筑结构主动控制装置，完成对结构上各个控制装置的参数调整。

综上所述，本发明的抗震系统及方法基于分布式地震监测装置，自动调整建筑结构控制系统上的参数以达到优化结构抗震效果。其中在该抗震区域周边地区布置地震监测测点，在每个测点上将监测的数据通过网络通讯传输到抗震区域内数据处理信息中心，数据处理信息中心迅速计算出地震震源参数、震级、烈度等，并将计算结果及时与该区域内相关建筑结构的控制系统联动，调整其控制系统的参数，实现最佳抗震的效果。

本发明的数据处理信息中心根据不同地震监测测点先后传来的数据，及时分析相关的地震信息，并对之前前一地震数据分析结果进行修正，进而修正结构上控制系统的参数，以实现快速、准确的实现结构最佳抗震效果。

因此，本发明的一种基于分布式感知的网络化建筑结构抗震方法与现有技术相比，具有快速、针对性强、可靠性高等优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。