[實用新型]基于物聯網的建筑結構健康監測裝置

有效

• 申請號: 201520579766.X
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN204859227U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 葉阿勇;李晴
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G08C17/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本實用新型涉及一種基于物聯網的建筑結構健康監測裝置。

背景技術

ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。根據國際標準規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特性是近距離、自組織、低功耗、低數據速率。

SHT10溫濕度傳感芯片作為采集溫濕度的傳感器，采用專利的CMOSens技術，具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。全量程標定的數字接口，可大大縮短研發時間、簡化外圍電路并降低費用。此外，體積微小、響應迅速。SHT10是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，提供全標定的數字輸出。

建筑結構健康監測與安全監控是一門新興興起的交叉學科，技術范圍覆蓋了智能與先進傳感器、無線傳感器與傳感器網絡、GPS系統在土木工程減災中的應用、數據采集與挖掘等研究方向。近十幾年來，逐步推廣到針對建筑結構的健康監測開展了大量的研究。隨著土木工程結構設計的大型化、復雜化以及智能化，結構健康監測的內容逐漸變得豐富起來，不能再是單純的載荷應力監測，而要向結構損傷檢測、快速損傷定位、結構剩余壽命預測等方向努力。

當前我國正處于城市化建設進程進一步推進、重大建筑工程和基礎設施大規模建設的高峰時期，由于重大建筑工程施工階段的復雜性，結構不完整性和受力性能的時變性，以及運營使用過程環境載荷作用、疲勞效應、腐蝕效應和材料老化以及其它使用不當的人為因素的影響，建筑結構將不可避免地產生影響安全使用的隱患，如果不加以監測控制，可能會導致重大事故的發生，從而給人民的生命和財產造成巨大的損失，并帶來極壞的社會影響。基于此，我們希望通過實用設計來解決建筑結構監測實時化問題，滿足重大建筑工程健康監測與安全監控的實際需要，提高建筑的運營效率，減少維修和檢測的成本，保障建筑在建設和使用期的安全。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：一種基于物聯網的建筑結構健康監測裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種基于物聯網的建筑結構健康監測裝置由傳感信息采集子系統、協調器信息匯集子系統、上位機客戶端子系統和手持終端設備子系統。其中傳感信息采集子系統與協調器信息匯集子系統之間通過Zigbee無線傳感網絡進行連接；協調器信息匯集子系統與上位機客戶端子系統之間通過串口進行連接；上位機客戶端子系統和手持終端設備子系統之間通過無線網絡進行連接。

所述的傳感信息采集子系統由應變傳感器、無線節點模塊、溫濕度及光電傳感器模塊、智能主板、振動傳感器和IRIS節點組成，其中應變傳感器通過串口分別與無線節點模塊、溫濕度及光電傳感器模塊、智能主板連接；振動傳感器通過IRIS節點與應變傳感器連接。傳感信息采集子系統通過溫濕度及光電傳感器對建筑物結構信息、振動信息及氣象信息進行采集，并將數據通過ZigBee網絡傳輸給協調器信息匯集子系統。

所述的上位機客戶端子系統由上位機微處理器、用戶登錄模塊、實時檢測模塊、數據報表模塊、時域顯示模塊模塊和預警監聽組成，其中微處理器分別與用戶登錄模塊、實時檢測模塊、數據報表模塊、時域顯示模塊模塊和預警監聽連接。上位機客戶端子系統的用戶登錄模塊用于驗證用戶登錄系統。實時監測模塊用于實現對建筑結構參數的實時監測顯示。數據報表模塊用于實現基于起始時間、基于傳感器類型、基于區域、基于圖表的數據統計查詢功能。時域顯示模塊用于實時示波顯示關于時域范圍內相關性強的建筑結構參數。預警監聽模塊通過實施走勢圖和預設閾值的結合實現對數據的監測和預警。

所述的協調器信息匯集子系統內有無線網絡協調器，完成對來自傳感信息采集子系統中傳感器傳輸數據的簡單處理與中轉，并對所接收到的數據進行整合，然后通過串口連接至上位機。上位機客戶端子系統則將數據信息寫入數據庫，并進行解析，根據解析內容存入相應數據庫表中。

所述的手持終端設備子系統運行Android平臺，依靠無線網絡訪問上位機服務器，從中讀取數據實時監測和歷史查詢建筑物信息。

進一步的，傳感信息采集子系統的應變傳感器采集傳感器在不同壓力時得到的應變量，用于判斷建筑物是否發生形變，存在危險。振動傳感器通過Crossbow的IRIS節點和多個采集板對建筑物的振動信息進行采集。溫濕度傳感器采用全標定數字輸出的SHT10芯片，使用溫濕度采集函數獲取數據信息。

采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果為：該系統具有技術可行性和廣闊的市場前景，為解決重大建筑工程健康監測與安全監控的這一實際生活問題提供了一種解決方案。

附圖說明