房屋建筑结构安全自动在线监测系统解决方案

一、方案背景

房屋建筑安全是人们生产、经营、居住、学习、娱乐等经济生活和人身安全的基本保证。近年来，房屋安全事故频发，造成了人员伤亡和极大财产损失。因此，在保护居民的人身安全和财产安全方面，房屋建筑安全管理就显得尤为重要。但是，我国当前对房屋建筑安全的管理还有很多不足和问题。

现如今，我国有越来越多的房屋过于老旧，早期建设的房屋在结构设计方面可能存在缺陷，建设过程中也可能因监管不到位导致偷工减料，再加上房屋在使用过程中也会受到材料老化、非法改建、地质活动等因素影响，有一大部分房屋已经到了自身的使用寿命。 当前，我国对房屋安全的鉴定大多采用传统的人工定期观察和测量方式。在检测技术与手段不断创新的过程中，尤其是与电子信息、物联网技术相结合后，房屋建筑的安全管理与监测的工作效率也得到了显著提升。辰迈智慧通过结合危房监测的需求对结构健康自动化监测系统进行设计，实现对房屋地基不均匀沉降、房屋基础结构损坏、结构变形等现象进行长期在线监测，实时掌握房屋结构的变形和重要结构损坏情况以及变化趋势。

二、系统组成

房屋结构安全监测系统是对房屋沉降、倾斜、裂缝等影响房屋结构安全的数据指标进行全天实时在线的监测系统，采用层次化设计方法，可分为感知层、采集层、云端层和交互层。将各类传感器设备安装在房屋各关键部位进行实时监测，数据接入到采集设备，采集设备初步运算后通过4G无线网络将数据输出到云服务器，云服务器将数据进行分析处理后下发到后端监测平台，实现数据协同、及时预警、问题可控的信息自动化监测预警系统。 房屋建筑结构安全自动在线监测系统架构如下图所示，其主要由感知层、数据采集层、传输通信层、云平台及移动终端组成。

感知层：主要完成待监测物理量的信号转换，其由多种类型智能传感器构成，主要在房屋墙角、墙体、屋顶、房屋地基等重点位置安装各类传感器（包括倾角传感器、裂缝计、静力水准仪等），数据采集层主要负责数据采集，将感知层转换后的电信号转换成数字信号，以方便数据远距离传输。

传输通信层：负责采集层与云平台之间通信及数据传输，数据传输方式主要有有线传输和无线传输。有线传输通过光纤、网线经网关将数据发送到云平台及云平台数据下发；无线传输主要通过2G/3G/4G/5G将数据传输到云平台及云平台数据下发。

应用层：负责数据信息化管理，如控制指令下发和数据接收、多传感器数据融合分析、结果展示、预警等。预警信息通过短信或邮件及时发送到相关管理人员，并提示后台及时对结构当前状态进行安全评估。

三、系统功能

■24 小时实时监测：对房屋倾角传感器、裂缝计、静力水准仪等全自动化在线监测，实时掌握房屋整体施工/运行的安全状态、从整体上把握房屋健康和安全状态。 

■多重分级预警：数据异常时，系统会触发相应三级报警机制，第一时间以短信、传真、广播等形式通知用户，让负责人第一时间知晓现场有异常情况。

■数据分析统计：云端接收到前端监测数据后，可自动对监测数据进行实时数据分析、处理、描绘变形曲线图，初步对监测结果进行预测，并可生成报表。

■应急预案处理：从专家库直接提取相应处理办法，及时采取人员介入、封锁房屋等办法，将安全隐患消除在萌芽状态。

■项目管理：根据需求建立或管理相应工程项目，同时对结构物、现场采集终端和传感器的参数进行设置；结构物的监测配置；设备管理等。

■应力应变监测：关键受力部位可能会产生裂缝，裂缝的发展趋势是判断结构承载能力的重要值，通过安装磁电式传感器，可以完成对房屋结构的长期监测。

■远程查询：可根据现场要求，远程无线传输至服务器，支持网页端和手机端随时查询现场数据。

■行业规范标准形成：制定出适合结构健康监测的安全评价标准体系，形成行业标准规范。

四、云平台

云服务器部署在云端，采用B(浏览器)/S(服务器)模式，可以购买阿里云或者腾讯云服务，也可以自建服务器，硬件要求根据配隧道监测数量而定，房屋结构安全自动在线监测系统云平台由辰迈开发，具有完全自主知识产权，其主要功能是控制系统各个模块自动运行，接收、显示、保存、查询、打印报警信息，系统主要功能：房屋沉降监测管理功能、房屋监测地图信息、房屋监测传感器、系统设备信息、视频图像信息、预警信息查询、集成深部位移监测信息查询、发布信息设置、开放平台接口。

五、系统价值

利用物联网传感技术，将结构健康监测与物联网结构体系、云计算、局域网/通讯网等多网无缝连接技术、海量节点数据并行职能处理等技术结合，建立完整的结构安全监测系统。针对不同类型房屋结构，通过系统全面房屋结构安全监测系统，对房屋当前健康状态进行评估，制订合适的维护策略，提高房屋结构的运营状态，确保房屋结构的安全性与耐久性，延长房屋结构的服务年限。这是互联网+的时代产物，也是监测行业发展的趋势。辰迈监测传感器也将在建筑物安全监测方面继续努力，为保障人们的生命财产安全保驾护航。