自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在房屋安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

鄭雪成 吳夢(mèng)堅(jiān) 王檢 林翥

浙江大合檢測(cè)有限公司 浙江杭州 311122

在現(xiàn)在的房屋結(jié)構(gòu)建設(shè)中，傳感器技術(shù)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。傳感器技術(shù)可以對(duì)房屋結(jié)構(gòu)環(huán)境荷載及結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而保障房屋建設(shè)及運(yùn)營(yíng)的質(zhì)量。然而，在很多房屋結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中由于傳感器技術(shù)使用不當(dāng)，或者是缺乏傳感器技術(shù)的使用，導(dǎo)致測(cè)量不達(dá)標(biāo)，這不僅給房屋建設(shè)帶來(lái)很大的困難，同時(shí)也會(huì)影響到工程進(jìn)度的進(jìn)展。本文通過(guò)簡(jiǎn)單介紹自動(dòng)化傳感技術(shù)，并且對(duì)傳感器技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，根據(jù)分析還提出了在應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，并且針對(duì)問(wèn)題提出了解決對(duì)策[1]。

1 房屋健康監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的背景

房屋的安全舒適在生活中地位和作用非常突出，其投資規(guī)模和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響巨大。然而受原有施工質(zhì)量、裝修改造以及周邊環(huán)境等影響，安全事故時(shí)有發(fā)生，目前我國(guó)房屋數(shù)量巨大，調(diào)查顯示，90年代之前的房屋有接近1/3的房屋存在缺陷或者病害，因此，需要必要的措施以確保房屋的安全，既有的房屋安全檢測(cè)是目前采用主要的方法，對(duì)有缺陷房屋的監(jiān)測(cè)在很大程度上取決于管理者和技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，另外有數(shù)據(jù)離散不連續(xù)，偏遠(yuǎn)地區(qū)檢測(cè)不方便，人員安全不能充分保障等弊端。而房屋自動(dòng)化監(jiān)測(cè)因?yàn)槟軌蜻B續(xù)不間斷客觀記錄和分析房屋荷載及響應(yīng)，實(shí)時(shí)把握房屋安全狀態(tài)，不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為工程領(lǐng)域普遍采用的一種安全保障手段。但由于不同結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立開(kāi)發(fā)費(fèi)用高、監(jiān)測(cè)因素不統(tǒng)一、設(shè)備兼容性差等原因，單一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)向自動(dòng)化監(jiān)測(cè)平臺(tái)發(fā)展目前已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大大降低了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)下的成本問(wèn)題，解決了監(jiān)測(cè)多因素以及多產(chǎn)品兼容的問(wèn)題，受到越來(lái)越多的行內(nèi)專家支持。目前房屋自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已有較多應(yīng)用，如我公司對(duì)永康某醫(yī)院大梁加固后的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)遠(yuǎn)距離采集房屋的應(yīng)變和應(yīng)力數(shù)據(jù)。臨安某深基坑施工對(duì)周邊大樓沉降的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，除了對(duì)房屋的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)外，應(yīng)對(duì)地基土體撓動(dòng)對(duì)房屋不均勻沉降的監(jiān)測(cè)。近幾年隨著對(duì)老舊房屋的安全檢測(cè)數(shù)量加大，對(duì)發(fā)現(xiàn)的危舊房屋實(shí)施了健康監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供應(yīng)力應(yīng)變、房屋傾斜、房屋沉降、房屋裂縫位移、GPS等手段監(jiān)測(cè)房屋的受力及變形情況，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)房屋變形的速率、原因的分析提供了有效的數(shù)據(jù)支撐[2]。

2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)在房屋安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 房屋沉降變形監(jiān)測(cè)

為了方便實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化實(shí)時(shí)采集，本項(xiàng)目采用連通管靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行房屋平面結(jié)構(gòu)控制水平標(biāo)高的數(shù)據(jù)采集。同時(shí)對(duì)于前期安裝在房屋各關(guān)鍵部位的水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)做好保護(hù)工作，并在必要的時(shí)候進(jìn)行復(fù)測(cè)。由于受到房屋使用或周邊施工等影響，一些監(jiān)測(cè)點(diǎn)不可避免地會(huì)遭到破壞，對(duì)于這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡快重新設(shè)置或是布設(shè)關(guān)聯(lián)測(cè)點(diǎn)，從而保證監(jiān)測(cè)的連續(xù)性。對(duì)于房屋不均勻沉降監(jiān)測(cè)，我們將靜力水準(zhǔn)儀設(shè)置在房屋的四角，并按規(guī)范要求每6m-10m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

2.2 如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

首先，根據(jù)監(jiān)測(cè)精度和技術(shù)要求選擇合適的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，然后，選擇合適的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集設(shè)備。最后，在房屋結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)部位埋設(shè)傳感器并建立1套穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及電源供電系統(tǒng)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的變形數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線或有線方式傳輸?shù)皆O(shè)備平臺(tái)并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。使用者可以通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件對(duì)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看和分析。

2.3 完善房屋結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)傳感器技術(shù)應(yīng)用體系

要想更好的解決傳感器技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，就需要完善傳感器技術(shù)應(yīng)用體系。企業(yè)應(yīng)留意行業(yè)最新規(guī)范，熟悉并理解，將規(guī)范中的內(nèi)容添加至咨詢、設(shè)計(jì)及施工中。

2.4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件

采用“現(xiàn)場(chǎng)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。軟件主要功能包括在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、曲線展示、曲線模擬、監(jiān)測(cè)管理、預(yù)報(bào)預(yù)警等。在線監(jiān)測(cè)功能可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示傳感器讀數(shù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)階段變形值、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)變形值。數(shù)據(jù)分析功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行列表分析、圖形分析、預(yù)測(cè)分析等。曲線展示功能可以實(shí)現(xiàn)將1h、24h、15d、1個(gè)月乃至半年的監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)累計(jì)值以曲線形式顯示。曲線模擬功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析并以曲線的形式顯示，操作者可以通過(guò)預(yù)測(cè)模擬曲線直觀地查看結(jié)構(gòu)變形的發(fā)展趨勢(shì)。監(jiān)測(cè)管理功能可以實(shí)現(xiàn)權(quán)限設(shè)置、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和打印。預(yù)報(bào)預(yù)警功能可以實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值和報(bào)警值，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)警值或報(bào)警值時(shí)通過(guò)聲音和短信的形式及時(shí)報(bào)警[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

通常而言，老舊房屋的安全監(jiān)測(cè)、維護(hù)施工通常是在使用不中斷的情況下進(jìn)行的，人員活動(dòng)、周邊環(huán)境造成的荷載變化對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理與分析造成了較大的困難。本文以采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)施工階段各工況前后的房屋線形以及應(yīng)變進(jìn)行了自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并輔以人工周期監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)分析主要采用了對(duì)比分析法、趨勢(shì)分析法、模型分析法等，對(duì)比分析了實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值之間的差異，為了解房屋的實(shí)時(shí)安全狀況，確保施工順利進(jìn)行提供了有力的保障。