自動化監測系統在房屋安全監測中的應用

鄭雪成 吳夢堅 王檢 林翥

浙江大合檢測有限公司 浙江杭州 311122

在現在的房屋結構建設中，傳感器技術已經被廣泛運用。傳感器技術可以對房屋結構環境荷載及結構響應進行監測，從而保障房屋建設及運營的質量。然而，在很多房屋結構監測中由于傳感器技術使用不當，或者是缺乏傳感器技術的使用，導致測量不達標，這不僅給房屋建設帶來很大的困難，同時也會影響到工程進度的進展。本文通過簡單介紹自動化傳感技術，并且對傳感器技術在房屋結構的應用進行了分析，根據分析還提出了在應用中出現的問題，并且針對問題提出了解決對策[1]。

1 房屋健康監測產生的背景

房屋的安全舒適在生活中地位和作用非常突出，其投資規模和社會經濟影響巨大。然而受原有施工質量、裝修改造以及周邊環境等影響，安全事故時有發生，目前我國房屋數量巨大，調查顯示，90年代之前的房屋有接近1/3的房屋存在缺陷或者病害，因此，需要必要的措施以確保房屋的安全，既有的房屋安全檢測是目前采用主要的方法，對有缺陷房屋的監測在很大程度上取決于管理者和技術人員的經驗，另外有數據離散不連續，偏遠地區檢測不方便，人員安全不能充分保障等弊端。而房屋自動化監測因為能夠連續不間斷客觀記錄和分析房屋荷載及響應，實時把握房屋安全狀態，不受環境影響等優點，現已成為工程領域普遍采用的一種安全保障手段。但由于不同結構監測系統獨立開發費用高、監測因素不統一、設備兼容性差等原因，單一監測系統向自動化監測平臺發展目前已經成為一種趨勢。自動化監測系統大大降低了物聯網產業升級下的成本問題，解決了監測多因素以及多產品兼容的問題，受到越來越多的行內專家支持。目前房屋自動化監測系統在國內已有較多應用，如我公司對永康某醫院大梁加固后的自動化監測系統，系統遠距離采集房屋的應變和應力數據。臨安某深基坑施工對周邊大樓沉降的遠程自動化監測系統，除了對房屋的應力應變監測外，應對地基土體撓動對房屋不均勻沉降的監測。近幾年隨著對老舊房屋的安全檢測數量加大，對發現的危舊房屋實施了健康監測，監測系統提供應力應變、房屋傾斜、房屋沉降、房屋裂縫位移、GPS等手段監測房屋的受力及變形情況，監測數據對房屋變形的速率、原因的分析提供了有效的數據支撐[2]。

2 自動化監測系統平臺在房屋安全監測中的應用

2.1 房屋沉降變形監測

為了方便實現對房屋檢測數據的自動化實時采集，本項目采用連通管靜力水準儀進行房屋平面結構控制水平標高的數據采集。同時對于前期安裝在房屋各關鍵部位的水準監測點做好保護工作，并在必要的時候進行復測。由于受到房屋使用或周邊施工等影響，一些監測點不可避免地會遭到破壞，對于這些監測點應盡快重新設置或是布設關聯測點，從而保證監測的連續性。對于房屋不均勻沉降監測，我們將靜力水準儀設置在房屋的四角，并按規范要求每6m-10m設置一個觀測點。

2.2 如何實現自動化監測

首先，根據監測精度和技術要求選擇合適的傳感器和監測設備，然后，選擇合適的自動化數據采集設備。最后，在房屋結構變形監測部位埋設傳感器并建立1套穩定的數據傳輸設備及電源供電系統。自動化監測的變形數據通過無線或有線方式傳輸到設備平臺并實時存儲在系統數據庫中。使用者可以通過系統監測軟件對監測的實時數據查看和分析。

2.3 完善房屋結構監測傳感器技術應用體系

要想更好的解決傳感器技術應用中存在的問題，就需要完善傳感器技術應用體系。企業應留意行業最新規范，熟悉并理解，將規范中的內容添加至咨詢、設計及施工中。

2.4 監測系統軟件

采用“現場綜合監測系統”軟件對數據進行分析處理。軟件主要功能包括在線監測、數據分析、曲線展示、曲線模擬、監測管理、預報預警等。在線監測功能可以實現實時顯示傳感器讀數、監測數據階段變形值、監測數據累計變形值。數據分析功能可以實現對監測數據進行列表分析、圖形分析、預測分析等。曲線展示功能可以實現將1h、24h、15d、1個月乃至半年的監測歷史數據累計值以曲線形式顯示。曲線模擬功能可以實現對監測數據進行預測分析并以曲線的形式顯示，操作者可以通過預測模擬曲線直觀地查看結構變形的發展趨勢。監測管理功能可以實現權限設置、監測數據、圖形數據和分析數據的導出和打印。預報預警功能可以實現預先設定的預警值和報警值，當監測數據超過預警值或報警值時通過聲音和短信的形式及時報警[3]。

3 結語

通常而言，老舊房屋的安全監測、維護施工通常是在使用不中斷的情況下進行的，人員活動、周邊環境造成的荷載變化對監測數據的處理與分析造成了較大的困難。本文以采用自動化監測系統對施工階段各工況前后的房屋線形以及應變進行了自動化實時監測，并輔以人工周期監測。數據分析主要采用了對比分析法、趨勢分析法、模型分析法等，對比分析了實測值與理論計算值之間的差異，為了解房屋的實時安全狀況，確保施工順利進行提供了有力的保障。