CN104950921B - 一种建筑物调平安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明建筑物安全监测技术领域，涉及一种建筑物调平安全监测系统，数据采集模块包括基础底部应变片、位移传感器、压力传感器、水准仪和液压顶升器，数据采集模块自动采集建筑物的形变数据，并将采集到的数据存入系统数据库中，数据采集模块采集到的数据通过数据通讯模块传输至数据分析模块，监测报警模块根据数据分析模块计算得到的数据建立报警模型进行计算分析，当计算分析的结果超出规定的限值时进行报警，可视化管理模块显示系统数据库中的数据；其系统结构简单，原理可靠，操作方便，成本低，自动化程度高，节省人力，而且保证了建筑物调平过程的安全。

Description

一种建筑物调平安全监测系统

技术领域：

本发明建筑物安全监测技术领域，涉及一种建筑物调平安全监测系统，实现建筑物的调平并对调平过程进行实时监测。

背景技术：

随着社会的快速发展，城市化进程的加快，城市规模不断扩大，大城市和特大城市的中心地区人口密集，建筑物林立，空间拥挤，交通阻塞，严重制约了经济社会的进一步发展。长期以来，城市交通、基础设施及城市容量的扩大主要是通过扩展城市用地来实现的，但人口的增加和生活需求的增长与城市用地的短缺己成为矛盾的焦点。为实现可持续发展战略，除了向高空发展，人们还把目光投向对地下空间的开发和利用，向地下要土地、要空间己成为城市发展的历史必然。有学者预言，21世纪将成为人类开发地下空间的世纪。

地铁作为地下空间开发利用的重要一环，是解决城市道路交通问题的一种有效手段，地铁路线一般布置在城市的繁华区段，附近建筑物密集，地铁隧道的开挖会引起地层移动和地表下沉，从而式建筑物产生不均匀沉降，当建筑物不均匀沉降达到某一数值时，建筑物就会产生破坏。目前，在国内外众多顶升调平建筑物的工程中，所使用的是手动液压千斤顶或机械式千斤顶，完全由人工操作，顶升器(千斤顶)的升高量则靠水准仪或测尺测量，显然这种方法用人多、效率低、速度慢、费用高，不精确，它无法实现建筑物在调平过程中的安全监测，使建筑物的调平过程没有安全保障。因此，设计一种建筑物调平安全监测系统，采用多点液动顶升调平和建筑加固相结合的技术，使发生变形和倾斜的建筑物得以扶正和恢复，采用多点液动顶升器调平建筑物是将多个顶升器合理地安置在建筑物基础的下方，通过控制顶升器的位移使建筑物各部位产生所要求的升距，并适当校正基础的变形，使建筑物得以适当的恢复。采用上述方法调平时，要对建筑物进行安全监测，各顶升器位移必须保持协调，使基础的圈梁始终处于一个水平面，否则会使建筑物承受新的附加载荷而加剧破损，为此，必须对调平过程中建筑物的安全进行监测，对各顶升器的位移和压力进行监测与处理，使操作者能根据调整情况，适时合理地修正调平参数和调平方案，同时还要实现墙体内关键部位应力应变的监测，保证建筑物的安全。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种建筑物调平安全监测系统，用于开挖区上方基础不均匀沉降建筑物调平过程中的校正，从而实现建筑物调平过程中的安全监测。

为了实现上述目的，本发明所述建筑物调平安全监测系统的主体结构包括数据采集模块、数据通讯模块、数据分析模块、监测报警模块和可视化管理模块五个模块，数据采集模块包括基础底部应变片、位移传感器、压力传感器、水准仪和液压顶升器，液压顶升器均匀设置在建筑物基础圈梁的底部，其中建筑物基础圈梁的节点、拐点处均设有液压顶升器，液压顶升器的设置根据建筑物基础圈梁的受力情况确定，并根据建筑物作用在基础圈梁的作用力及基础圈梁的抗剪强度确定液压顶升器的个数，液压顶升器的作用力使基础圈梁各部分受力均匀，防止基础圈梁被破坏；液压顶升器上设有位移传感器和压力传感器，建筑物基础圈梁的底部贴有基础底部应变片，感应基础圈梁发生的变形与位移,建筑物基础圈梁的中部埋置水准仪；数据采集模块自动采集建筑物的形变数据，并将采集到的数据存入系统数据库中，实时地对数据进行预处理、整编、分析评价和测值预报工作；数据通信模块数据采集模块与监控站计算机之间的通讯以及监控站计算机与外接的管理中心之间的通讯，数据采集模块将采集到的数据采用串口电缆通过串口发送到监控站计算机的串口上，通讯距离不超过100m时采用RS232串口的通讯方式，通讯距离为100m-3000m时采用RS232转RS422/RS485的通讯方式，通讯距离大于3000m时采用光纤通讯方式；监控站计算机与管理中心采用光纤通讯、电话线通讯或无线通讯的方式，采用无线通讯时，在监控站与管理中心分别设置无线数传电台，通过大气和高频电磁波进行通讯，监控站与管理中心也能通过因特网或者卫星进行通讯；数据采集模块采集到的数据通过数据通讯模块传输至数据分析模块，数据分析模块对建筑物各位置沉降值、倾斜率和建筑物墙体内应力应变值进行计算，同时分析建筑物调平过程中各液压顶升器之间工作的协调性，保证调平过程中建筑物的安全；监测报警模块根据数据分析模块计算得到的数据建立报警模型进行计算分析，当计算分析的结果超出规定的限值时进行报警，报警通过现代通讯手段实时提供给相关的技术人员和管理人员，以便及时处理；可视化管理模块是与系统数据库相关联，系统数据库中的原始监测信息数据、资料整编数据、信息分析数据以及预测预报数据都能通过可视化管理模块传达，用户通过可视化管理模块能动态、直观地获知监测信息以及整个建筑物的安全性状。

本发明所述串口电缆包括5芯屏蔽电缆、7芯屏蔽电缆和8芯屏蔽电缆；位移传感器的测量分辨率小于0.1mm，且零点不能飘移。

本发明的工作原理为：液压顶升器是通过钢板作用于建筑物基础底部，让基础圈梁受到顶升器的作用力为均布荷载，钢板与建筑物基础圈梁的宽度相同，在调平过程中，两个液压顶升器之间的沉降差要小于其距离的一旦超出限值，则计算机报警；基础底部应变片将感应到的基础圈梁发生的变形与位移传给计算机进行实时监测,通过数据分析模块实现基础发生位移前后的位移差计算，并以数据及图像的形式展现出来,操作人员根据监测数据操作液压顶升器实现基础的调平工作，并通过摄像头将水准仪通过可视化管理模块显示便于工作人员观测，确保建筑物处在一个水平面上，整个系统自动对调平过程进行全程监测，根据现有规范要求，建筑物相邻柱之间不均匀沉降的限值是0.0015L，当不均匀沉降达到控制标准的60％时，监测报警模块发出预警，当不均匀沉降值超过控制标准的80％时监测报警模块则自动报警，同时为调平操作提供各种信息,协助调平人员修正调平参数和调平方案。

本发明与现有技术相比，通过对调平过程的位移和压力的实时测量与处理，为调平提供必要信息，指导调平工作，一旦建筑区的变形超过安全的限值，系统自动报警并将调平量传输给调平工作人员，工作人员进行调平以保证人民生命安全，避免经济损失，采用的液压顶升器的升高量完全实现自动化计算与控制，并且对调平全过程进行实时监测，有效的防止建筑物在调平过程中遭受损坏；其系统结构简单，原理可靠，操作方便，成本低，自动化程度高，节省人力，而且保证了建筑物调平过程的安全。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例所述建筑物调平安全监测系统包括数据采集模块、数据通讯模块、数据分析模块、监测报警模块和可视化管理模块五个模块，数据采集模块包括基础底部应变片、位移传感器、压力传感器、水准仪和液压顶升器，液压顶升器均匀设置在建筑物基础圈梁的底部，其中建筑物基础圈梁的节点、拐点处均设有液压顶升器，液压顶升器的设置根据建筑物基础圈梁的受力情况确定，并根据建筑物作用在基础圈梁的作用力及基础圈梁的抗剪强度确定液压顶升器的个数，液压顶升器的作用力使基础圈梁各部分受力均匀，防止基础圈梁被破坏；液压顶升器上设有位移传感器和压力传感器，建筑物基础圈梁的底部贴有基础底部应变片，感应基础圈梁发生的变形与位移,建筑物基础圈梁的中部埋置水准仪；数据采集模块自动采集建筑物的形变数据，并将采集到的数据存入系统数据库中，实时地对数据进行预处理、整编、分析评价和测值预报工作；数据通信模块数据采集模块与监控站计算机之间的通讯以及监控站计算机与外接的管理中心之间的通讯，数据采集模块将采集到的数据采用串口电缆通过串口发送到监控站计算机的串口上，通讯距离不超过100m时采用RS232串口的通讯方式，通讯距离为100m-3000m时采用RS232转RS422/RS485的通讯方式，通讯距离大于3000m时采用光纤通讯方式；监控站计算机与管理中心采用光纤通讯、电话线通讯或无线通讯的方式，采用无线通讯时，在监控站与管理中心分别设置无线数传电台，通过大气和高频电磁波进行通讯，监控站与管理中心也能通过因特网或者卫星进行通讯；数据采集模块采集到的数据通过数据通讯模块传输至数据分析模块，数据分析模块对建筑物各位置沉降值、倾斜率和建筑物墙体内应力应变值进行计算，同时分析建筑物调平过程中各液压顶升器之间工作的协调性，保证调平过程中建筑物的安全；监测报警模块根据数据分析模块计算得到的数据建立报警模型进行计算分析，当计算分析的结果超出规定的限值时进行报警，报警通过现代通讯手段实时提供给相关的技术人员和管理人员，以便及时处理；可视化管理模块是与系统数据库相关联，系统数据库中的原始监测信息数据、资料整编数据、信息分析数据以及预测预报数据都能通过可视化管理模块传达，用户通过可视化管理模块动态、直观地获知监测信息以及整个建筑物的安全性状。

本实施例所述串口电缆包括5芯屏蔽电缆、7芯屏蔽电缆和8芯屏蔽电缆；位移传感器的测量分辨率小于0.1mm，且零点不能飘移。

本实施例的工作原理为：液压顶升器是通过钢板作用于建筑物基础底部，让基础圈梁受到顶升器的作用力为均布荷载，钢板与建筑物基础圈梁的宽度相同，在调平过程中，两个液压顶升器之间的沉降差要小于其距离的一旦超出限值，则计算机报警；基础底部应变片将感应到的基础圈梁发生的变形与位移传给计算机进行实时监测,通过数据分析模块实现基础发生位移前后的位移差计算，并以数据及图像的形式展现出来,操作人员根据监测数据操作液压顶升器实现基础的调平工作，并通过摄像头将水准仪通过可视化管理模块显示便于工作人员观测，确保建筑物处在一个水平面上，整个系统自动对调平过程进行全程监测，根据现有规范要求，建筑物相邻柱之间不均匀沉降的限值是0.0015L，当不均匀沉降达到控制标准的60％时，监测报警模块发出预警，当不均匀沉降值超过控制标准的80％时监测报警模块则自动报警，同时为调平操作提供各种信息,协助调平人员修正调平参数和调平方案。

Claims (2)

1.一种建筑物调平安全监测系统，其特征在于主体结构包括数据采集模块、数据通讯模块、数据分析模块、监测报警模块和可视化管理模块五个模块，数据采集模块包括基础底部应变片、位移传感器、压力传感器、水准仪和液压顶升器，液压顶升器均匀设置在建筑物基础圈梁的底部，其中建筑物基础圈梁的节点、拐点处均设有液压顶升器，液压顶升器的设置根据建筑物基础圈梁的受力情况确定，并根据建筑物作用在基础圈梁的作用力及基础圈梁的抗剪强度确定液压顶升器的个数，液压顶升器的作用力使基础圈梁各部分受力均匀，防止基础圈梁被破坏；液压顶升器上设有位移传感器和压力传感器，建筑物基础圈梁的底部贴有基础底部应变片，感应基础圈梁发生的变形与位移,建筑物基础圈梁的中部埋置水准仪；数据采集模块自动采集建筑物的形变数据，并将采集到的数据存入系统数据库中，实时地对数据进行预处理、整编、分析评价和测值预报工作；对于数据通信模块、数据采集模块与监控站计算机之间的通讯以及监控站计算机与外接的管理中心之间的通讯，数据采集模块将采集到的数据采用串口电缆通过串口发送到监控站计算机的串口上，通讯距离不超过100m时采用RS232串口的通讯方式，通讯距离为100m-3000m时采用RS232转RS422/RS485的通讯方式，通讯距离大于3000m时采用光纤通讯方式；监控站计算机与管理中心采用光纤通讯、电话线通讯或无线通讯的方式，采用无线通讯时，在监控站与管理中心分别设置无线数传电台，通过大气和高频电磁波进行通讯，监控站与管理中心也能通过因特网或者卫星进行通讯；数据采集模块采集到的数据通过数据通讯模块传输至数据分析模块，数据分析模块对建筑物各位置沉降值、倾斜率和建筑物墙体内应力应变值进行计算，同时分析建筑物调平过程中各液压顶升器之间工作的协调性，保证调平过程中建筑物的安全；监测报警模块根据数据分析模块计算得到的数据建立报警模型进行计算分析，当计算分析的结果超出规定的限值时进行报警，报警通过现代通讯手段实时提供给相关的技术人员和管理人员，以便及时处理；可视化管理模块与系统数据库相关联，系统数据库中的原始监测信息数据、资料整编数据、信息分析数据以及预测预报数据都能通过可视化管理模块传达，用户通过可视化管理模块能动态、直观地获知监测信息以及整个建筑物的安全性状；所述建筑物调平安全监测系统的工作原理为：液压顶升器是通过钢板作用于建筑物基础底部，让基础圈梁受到顶升器的作用力为均布荷载，钢板与建筑物基础圈梁的宽度相同，在调平过程中，两个液压顶升器之间的沉降差要小于其距离的一旦超出限值，则计算机报警；基础底部应变片将感应到的基础圈梁发生的变形与位移传给计算机进行实时监测,通过数据分析模块实现建筑物基础底部发生位移前后的位移差计算，并以数据及图像的形式展现出来,操作人员根据监测数据操作液压顶升器实现建筑物基础底部的调平工作，并通过摄像头将水准仪通过可视化管理模块显示便于工作人员观测，确保建筑物处在一个水平面上，整个系统自动对调平过程进行全程监测，根据现有规范要求，建筑物相邻柱之间不均匀沉降的限值是0.0015L，当不均匀沉降达到控制标准的60％时，监测报警模块发出预警，当不均匀沉降值超过控制标准的80％时监测报警模块则自动报警，同时为调平操作提供各种信息,协助调平人员修正调平参数和调平方案。

2.根据权利要求1所述建筑物调平安全监测系统，其特征在于所述串口电缆包括5芯屏蔽电缆、7芯屏蔽电缆和8芯屏蔽电缆；位移传感器的测量分辨率小于0.1mm，且零点不能漂移。