一、方案背景

房屋建筑安全是人們生產(chǎn)、經(jīng)營、居住、學(xué)習(xí)、娛樂等經(jīng)濟生活和人身安全的基本保證。近年來，房屋安全事故頻發(fā)，造成了人員傷亡和極大財產(chǎn)損失。因此，在保護居民的人身安全和財產(chǎn)安全方面，房屋建筑安全管理就顯得尤為重要。但是，我國當(dāng)前對房屋建筑安全的管理還有很多不足和問題。現(xiàn)如今，我國有越來越多的房屋過于老舊，早期建設(shè)的房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面可能存在缺陷，建設(shè)過程中也可能因監(jiān)管不到位導(dǎo)致偷工減料，再加上房屋在使用過程中也會受到材料老化、非法改建、地質(zhì)活動等因素影響，有一大部分房屋已經(jīng)到了自身的使用壽命。 當(dāng)前，我國對房屋安全的鑒定大多采用傳統(tǒng)的人工定期觀察和測量方式。在檢測技術(shù)與手段不斷創(chuàng)新的過程中，尤其是與電子信息、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合后，房屋建筑的安全管理與監(jiān)測的工作效率也得到了顯著提升。通過結(jié)合危房監(jiān)測的需求對結(jié)構(gòu)健康自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行設(shè)計，實現(xiàn)對房屋地基不均勻沉降、房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)損壞、結(jié)構(gòu)變形等現(xiàn)象進行長期在線監(jiān)測，實時掌握房屋結(jié)構(gòu)的變形和重要結(jié)構(gòu)損壞情況以及變化趨勢。二、系統(tǒng)組成

房屋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)是對房屋沉降、傾斜、裂縫等影響房屋結(jié)構(gòu)安全的數(shù)據(jù)指標(biāo)進行全天實時在線的監(jiān)測系統(tǒng)，采用層次化設(shè)計方法，可分為感知層、采集層、云端層和交互層。將各類傳感器設(shè)備安裝在房屋各關(guān)鍵部位進行實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)接入到采集設(shè)備，采集設(shè)備初步運算后通過4G無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)輸出到云服務(wù)器，云服務(wù)器將數(shù)據(jù)進行分析處理后下發(fā)到后端監(jiān)測平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同、及時預(yù)警、問題可控的信息自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。 房屋建筑結(jié)構(gòu)安全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，其主要由感知層、數(shù)據(jù)采集層、傳輸通信層、云平臺及移動終端組成。感知層：主要完成待監(jiān)測物理量的信號轉(zhuǎn)換，其由多種類型智能傳感器構(gòu)成，主要在房屋墻角、墻體、屋頂、房屋地基等重點位置安裝各類傳感器（包括傾角傳感器、裂縫計、靜力水準儀等），數(shù)據(jù)采集層主要負責(zé)數(shù)據(jù)采集，將感知層轉(zhuǎn)換后的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以方便數(shù)據(jù)遠距離傳輸。

傳輸通信層：負責(zé)采集層與云平臺之間通信及數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸方式主要有有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸通過光纖、網(wǎng)線經(jīng)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺及云平臺數(shù)據(jù)下發(fā)；無線傳輸主要通過2G/3G/4G/5G將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_及云平臺數(shù)據(jù)下發(fā)。

應(yīng)用層：負責(zé)數(shù)據(jù)信息化管理，如控制指令下發(fā)和數(shù)據(jù)接收、多傳感器數(shù)據(jù)融合分析、結(jié)果展示、預(yù)警等。預(yù)警信息通過短信或郵件及時發(fā)送到相關(guān)管理人員，并提示后臺及時對結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)進行安全評估。三、系統(tǒng)功能

■24 小時實時監(jiān)測：對房屋傾角傳感器、裂縫計、靜力水準儀等全自動化在線監(jiān)測，實時掌握房屋整體施工/運行的安全狀態(tài)、從整體上把握房屋健康和安全狀態(tài)。 ■多重分級預(yù)警：數(shù)據(jù)異常時，系統(tǒng)會觸發(fā)相應(yīng)三級報警機制，第一時間以短信、傳真、廣播等形式通知用戶，讓負責(zé)人第一時間知曉現(xiàn)場有異常情況。

■數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計：云端接收到前端監(jiān)測數(shù)據(jù)后，可自動對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時數(shù)據(jù)分析、處理、描繪變形曲線圖，初步對監(jiān)測結(jié)果進行預(yù)測，并可生成報表。

■應(yīng)急預(yù)案處理：從專家?guī)熘苯犹崛∠鄳?yīng)處理辦法，及時采取人員介入、封鎖房屋等辦法，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。■項目管理：根據(jù)需求建立或管理相應(yīng)工程項目，同時對結(jié)構(gòu)物、現(xiàn)場采集終端和傳感器的參數(shù)進行設(shè)置；結(jié)構(gòu)物的監(jiān)測配置；設(shè)備管理等。

■應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：關(guān)鍵受力部位可能會產(chǎn)生裂縫，裂縫的發(fā)展趨勢是判斷結(jié)構(gòu)承載能力的重要值，通過安裝磁電式傳感器，可以完成對房屋結(jié)構(gòu)的長期監(jiān)測。

■遠程查詢：可根據(jù)現(xiàn)場要求，遠程無線傳輸至服務(wù)器，支持網(wǎng)頁端和手機端隨時查詢現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

■行業(yè)規(guī)范標(biāo)準形成：制定出適合結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的安全評價標(biāo)準體系，形成行業(yè)標(biāo)準規(guī)范。

四、云平臺

云服務(wù)器部署在云端，采用B(瀏覽器)/S(服務(wù)器)模式，可以購買阿里云或者騰訊云服務(wù)，也可以自建服務(wù)器，硬件要求根據(jù)配隧道監(jiān)測數(shù)量而定，房屋結(jié)構(gòu)安全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)云平臺由自己開發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，其主要功能是控制系統(tǒng)各個模塊自動運行，接收、顯示、保存、查詢、打印報警信息，系統(tǒng)主要功能：房屋沉降監(jiān)測管理功能、房屋監(jiān)測地圖信息、房屋監(jiān)測傳感器、系統(tǒng)設(shè)備信息、視頻圖像信息、預(yù)警信息查詢、集成深部位移監(jiān)測信息查詢、發(fā)布信息設(shè)置、開放平臺接口。五、系統(tǒng)價值

利用物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，將結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系、云計算、局域網(wǎng)/通訊網(wǎng)等多網(wǎng)無縫連接技術(shù)、海量節(jié)點數(shù)據(jù)并行職能處理等技術(shù)結(jié)合，建立完整的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)。針對不同類型房屋結(jié)構(gòu)，通過系統(tǒng)全面房屋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)，對房屋當(dāng)前健康狀態(tài)進行評估，制訂合適的維護策略，提高房屋結(jié)構(gòu)的運營狀態(tài)，確保房屋結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，延長房屋結(jié)構(gòu)的服務(wù)年限。這是互聯(lián)網(wǎng)+的時代產(chǎn)物，也是監(jiān)測行業(yè)發(fā)展的趨勢。監(jiān)測傳感器也將在建筑物安全監(jiān)測方面繼續(xù)努力，為保障人們的生命財產(chǎn)安全保駕護航。