健康监测--为建筑安全保驾护航

前言

健康监测（SHM）是指利用现场的无损传感技术，通过对结构特性进行分析，达到检测结构损伤或退化的目的。
结构健康监测通过一系列传感器获取结构定时取样的响应测量值，并选取对损伤敏感的特征因子进行统计分析，从而对结构当前的状态进行评估。结构健康监测对于确保结构安全和运维管理具有重要意义，是土木工程领域研究的前沿方向。
结构监测系统组成
结构健康监测系统是集结构监测、系统辨识和状态评估于一体的综合监测系统，主要由传感系统、数据采集系统、数据处理和控制系统组成。

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结构健康监测系统简图

运营监测

工程结构在服役期间，难免产生损伤积累和抗力衰减，承载能力降低，甚至不足以满足设计承载要求，这可能引发灾难性的突发事故。

为了保证结构在使用期间的可靠性，对结构进行健康监测，实时掌握结构的当前工作状态，并作出准确的安全性预判是很有必要的。对结构进行运营期间的健康监测，可以及时有效对结构进行加固维护，能够保障结构安全性，延长使用寿命，大大提高经济效益。

1、监测内容
结构健康监测主要对结构响应（加速度、应变、位移等）、环境荷载（风、温度等）和重点病害进行监测。

（1）加速度
采用加速度传感器进行结构振动监测。结构发生过振，轻则影响结构内活动人员的舒适度，重则导致结构发生破坏，甚至垮塌。深圳赛格大厦5月18日发生摇晃就是一个典型的结构振动现象。

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加速度传感器                                                    赛格大厦振动

（2）位移
结构在运营期间有可能发生较大的变形、沉降或倾斜，位移监测一般采用GPS系统，全站仪、电子水准仪。

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GPS流动站                                               GPS基准站                                                 GPS基本原理图

GPS位移监测

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全站仪                                                                  电子水准仪

（3）应力应变
结构关键部位的受力变形需要重点监测，一般采用振弦式应变计或光纤光栅传感器测量。

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振弦应变计

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光纤光栅应力应变传感器

（4）风速风向
高层建筑结构受风荷载影响较大，一般采用超声风速仪、杯式子风速仪，风压传感器测量风速风向等，将其转化为荷载形式，以判断结构的抗风能力。

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风速传感器

2、基于物联网的建筑物健康监测系统
为保障建筑安全，广东省建筑设计研究院有限公司基于物联网，建立建筑健康监测系统。基于物联网，使得系统更加智能、便捷，可通过系统网页或者手机APP一键浏览建筑结构的健康现状以及历史变化。

平台通过曲线图、表格、三维模型结合、生成报表、报告等多种方式对监测数据进行展示，为建筑物的突发事件的预测、预警工作提供决策依据。
（
1）指标曲线
平台可以对采集的监测数据进行自动解算并自动生成曲线图，更清晰、更直观地观测到建筑物各监测指标的变化趋势。

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（2）报告管理
    平台可通过上传至平台的监测数据、巡检记录等项目信息，自动生成报告，及时发出预警，减少人工的出错率，同步提升工作效率，降低人工成本。

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结构健康监测技术能实时掌握结构的状态，从而保障结构的安全性和人民生命财产安全。随着科学技术的不断提高，结构健康监测也相应地引入和融合新的科技成果和科学思想，朝着智能化、网络化和系统化的方向发展。结构健康监测将会得到更广泛的应用。

——文章转载于“广东省院结构安全顾问”公众号（仅用于本网站交流学习，侵权必删）
——原文链接  https://mp.weixin.qq.com/s/WpAPQNNZHEbrHFdybVfiXQ