敲黑板 | 建筑为什么要做结构健康监测？

上一期我们发了一篇建筑结构健康监测的内容，很多网友不太理解，建筑还需要做监测，钢筋水泥搭建起来的房子，哪有说塌就塌的。其实建筑跟人一样，也是有“生命体征”，平时也会出现的一些“疾病”，如果没有及时发现"病情"，早日医治，慢慢会演变成沉降、倾斜、裂缝、坍塌等重疾或者恶疾。

建筑结构健康监测能够实时监控建筑的状态，值的注意的是【监测】和【检测】是不一样的，检测就好比人感到不舒服，去医院接受一系列检查；而监测就类似于戴一套设备在身上，随时随地监测身体状况，得到实时的数据。这样建筑只要一出现问题，数据里面就能立马反馈出来。

什么是结构健康监测

结构健康监测技术是近年来新兴的一种对建筑物或构筑物进行常规“体检”和“健康”监测的重要手段，主要方法就是利用智能传感仪器对建筑物或构筑物结构进行实时监测、动态管理和趋势研判。

通过在被监测对象内部或表面预埋或附加各类传感器组成监测网络，实时感知建筑物结构对自身服役状态、外部环境侵蚀、极端荷载作用、周边扰动入侵等行为响应的重要信息，以便对其损伤破坏、性能退化、运营效率等健康状况作出智能评估和决策，为建筑结构的安全使用、维护管养和寿命预测提供科学依据。

简而言之，就是监控建筑物安全状态的一种手段。

▲建筑结构健康监测系统示意图

特别声明：万宾科技致力于城市生命线监测仪器研发、生产和销售，文中涉及软件系统皆为友商提供。

建筑结构监测的作用

在环境、外荷载作用下，既有建筑物产生不均匀沉降、倾斜、开裂等病害将降低结构的稳定性与可靠性，影响建筑正常使用，甚至危害结构的安全。通过对既有建筑物的几个关键参数进行监测，实现建筑物的结构安全预警。重大构建筑物结构安全影响重大，在建设之初对重要构建进行监测传感器布设，对建筑物结构安全进行全生命周期监测。

▲建筑结构健康监测模型图

什么建筑需要做监测

超高层、大跨度建筑

其耗资巨大、结构形式复杂、工期长、使用年限长等特点，使得结构施工期间的误差控制、结构运营期间的安全性、适用性和耐久性要求更加严格。为了使结构正常运营，必须对结构的性能和状态进行实时的跟踪监测。

老旧房屋

年代存在久远及居住环境复杂，又加上常年失修，房屋及有可能存在一些结构问题，这样的房屋是很有必要安装监测设备，对房屋的动态进行长期监测，来保证居住人员的安全。

各类灾后房屋

因为各类灾害很容易导致房屋临时性出现形变，沉降的情况，也需要对房屋的情况做好监测，也可以及时判断灾害对房屋是否有后续损伤。

古建筑

中国历史悠久，有很多的古建筑现存至今，为了保护文物，让历史更有沉淀感。针对古建筑也需要做好监测，及时发现古建筑的变化情况，更加利于文物缮修。

结构健康监测系统组成

智能监测系统

传感器系统主要由能够感测环境与荷载作用、结构响应、结构几何变形、结构耐久性这四类物理量的传感元件组成，依据结构力学原理进行优化布设，实现对结构整体和局部性能的全面感知。

结构预警与评估系统

结构预警与评估系统主要由高性能计算机和专业分析软件组成，其功能是对预处理过的数据进行力学分析，包括模型修正、模态识别、损伤诊断、状态评估、寿命预测、维护决策等。

▲建筑结构健康监测系统架构图

建筑结构监测相关硬件

敲黑板 | 建筑为什么要做结构健康监测？(图6)

智能结构诊断器 EN300-G1

采用多维度结构健康无损SHM识别技术，集成多种自主核心算法和边缘计算能力，对建筑和构筑物进行结构健康诊断。

创新性集成位移、沉降、倾斜、加速度、振幅、频率、地震烈度、动态平衡、人体舒适度和结构温湿度等10 多项指标。4G/5G智能云终端，3分钟极简安装即上云。应用于桥梁、建筑、危房、隧道、管廊。

▲智能结构诊断器安装图

核心功能

集成10多项结构体征健康监测指标

创新性集成位移、沉降、倾斜、加速度、振幅、频率、地震烈度、动态平衡、人体舒适度和结构温湿度等监测指标。

边缘终端提高弹性并减少网络负载

超级边缘终端集成多维感知、自主算法、边缘计算、存储、储能、加密和5G/4G通信于一体，原始数据不必传回云端。

随需应变的开放平台与数据服务

AIoT开放平台实时解算毫米级卫星定位、挠度、索力、伸缩缝、船撞报警、电子罗盘等数据服务。

无损SHM结构健康诊断识别技术

SHM技术利用多自由度微振动诊断算法、无损采集技术和多层次分析发现结构早期损伤与隐患。

超小尺寸1.5毫米级全球卫星定位

难以置信的超小尺寸设计，支持北斗、GLONASS、GPS、Galileo等1.5毫米级全球卫星定位服务能力。

云边端架构，AIoT弹性延展能力

云边端协同架构让每个单元相互独立亦可组合拼图，勾勒“一机一物一城”的数字孪生城市全景。

即装即用，使用成本下降95%