基于物联网的古塔监测预警系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及文物监测领域，具体涉及建筑结构领域。基于物联网的古塔监测预警系统，包括一数据采集系统，数据采集系统连接一信号处理模块，信号处理模块连接一无线信号发射装置；还包括一监控终端，监控终端包括一微型处理器系统，微型处理器系统连接一与无线信号发射装置相匹配的无线信号接收装置。本发明对塔类古建筑倾斜位移状况，以及影响古塔结构健康状况的振动、地震、风力、地基沉降等因素的实时、智能监测，通过监控终端进行风险识别和预警。
【专利说明】
基于物联网的古塔监测预警系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及文物监测领域，具体涉及建筑结构领域。
【背景技术】
[0002]由于地基的不均匀沉降、地基承载能力的不足，地下水位的差异变化、边坡松弛及滑坡蠕动、偏心受压导致恶性循环，以及地震影响等原因，我国现存古塔普遍存在倾斜问题，从而使古塔面临着结构健康风险。
[0003]对于古塔结构健康的监测，目前的常用做法是利用全站型电子测距仪等仪器人工定期测量其距离、角度和高程来获取被测目标点在不同时段的变形数据。这种做法精度较高，但文物保护管理机构需要委托第三方机构来实施测量工作，测量的结果则需要在测量结束后再利用相关软件分析计算来得出。因而不能满足文物保护管理机构及时掌握文物的倾斜位移变化状态，发现文物面临的风险，并采取措施防止风险的发生造成文物损害的要求。对于地震、风力等因素对古塔变形的影响则往往不做监测，因此难以全面发现造成古塔结构健康的原因，不利于对遗产的保护工作。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于物联网的古塔监测预警系统以解决上述至少一个问题。
[0005]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于，包括一数据采集系统，所述数据采集系统连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接一无线信号发射装置；
[0007]还包括一监控终端，所述监控终端包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一与所述无线信号发射装置相匹配的无线信号接收装置。
[0008]本发明对塔类古建筑倾斜位移状况，以及影响古塔结构健康状况的振动、地震、风力、地基沉降等因素的实时、智能监测，通过监控终端进行风险识别和预警。
[0009]所述数据采集系统采用智能传感器对影响古塔结构健康安全的倾斜、沉降、振动、地震、风力等因素进行自动实时监测。
[0010]所述数据采集系统包括至少一个摄像头、至少一个振动传感器、至少一个风速传感器，所述摄像头、所述振动传感器、所述风速传感器均连接所述信号处理模块。
[0011]优选，所述数据采集系统采用的智能传感器包括:基于近景摄影测量原理的图像识别倾斜传感器、静力水准仪、三轴三向加速度传感器、风速计、风压传感器，以及其它应用于古塔结构健康监测的智能传感器。
[0012]所述数据采集系统通过无线信号将采集到的监测数据传输到所述微型处理器系统内。
[0013]所述监测数据包括古塔倾斜位移、倾斜角度数据，塔体振动幅度、振动频率数据，地基沉降数据，风力风向数据。
[0014]所述微型处理器系统内设有一数据展示模块，所述数据展示模块通过分析计算所述监测数据，在通过对相等时间段获得的监测数据进行计算后，将所述相等时间段称为周期，将所述相等时间段获得的监测数据进行计算称为周期计算，得出所述监测数据的变化趋势，同时根据周期计算后的数据形成一监测数据值的变化趋势图、一监测数据的周期最大值变化趋势图、一监测数据的周期最小值变化趋势图监、一测数据的周期平均值变化趋势图。以方便通过时间段、周期查询变化趋势。
[0015]所述数据展示模块计算出在监测周期内所述倾斜角度数据的最大值、最小值、平均值；
[0016]通过至少两个监测周期所得出的所述倾斜角度数据，所述数据展示模块自动生成倾斜监测值的变化趋势图，以及相对监测周期内的最大值、最小值、平均值变化趋势图；并能够按照周期查询倾斜角度的变化趋势。同样的古塔倾斜位移、倾斜角度数据，塔体振动幅度、振动频率数据，地基沉降数据，风力风向数据都可通过数据展示模块形成变化趋势图。
[0017]所述微型处理器系统内设有一风险预警模块，通过所述数据采集系统第一次对古塔的状态进行监测时记录下其初始监测数据α ;
[0018]根据古塔的结构状况建立古塔结构健康安全模型，确定其所监测因素对于结构健康造成威胁的边界值β，并据此在所述风险预警模块中设定预警阈值；
[0019]当所述数据采集系统传输监测数据至微型处理器系统后，通过所述风险预警模块计算该监测数据与初始监测数据α之间的差，得到相对差值Δα，并生成古塔在既定监测频率下固定时间段t内的变化幅度统计图；
[0020]同时，所述风险预警模块将获得的监测数据与预警阈值进行比较，当监测数据达到或超过预警阈值时发出预警信息。古塔结构健康安全模型用于计算确定其所监测因素对于古塔结构健康造成威胁的边界值，即用于计算预警阈值。
[0021]所述预警阈值包括倾斜预警阈值、沉降预警阈值、风荷载预警阈值、振动预警阈值，以及其他相关因素的预警阈值。
[0022]为了能够基于监测数据实现对古塔面临风险的识别，在所述数据采集系统第一次对古塔的倾斜状态进行监测时记录下其初始倾斜角度值α及倾斜方向，沉降初始值γ ;
[0023]根据古塔的结构状况建立古塔结构健康安全模型，确定其倾斜位移对于结构健康造成威胁的边界值β，沉降对结构健康造成威胁的边界值λ、古塔能够承受的最低限度的地震等级μ，风荷载Ω，并据此在所述风险预警模块中设定倾斜预警阈值、沉降预警阈值、风荷载预警阈值，以及振动及其他相关因素的预警阈值；
[0024]所述风险预警模块将个监测要素每次获得的监测数据与预警阈值进行比较，当监测数据达到或超过预警阈值时发出报警信息。
[0025]进一步的，风险预警模块能够计算古塔倾斜、沉降、振动、风荷载监测值的正态分布状况，实现基于正态分布的异常预警；
[0026]进一步的，每次倾斜、沉降监测数据反馈至微型处理器系统后，所述风险预警模块自动计算该监测数据与初始监测数据之间的差，得到相对位移值Αα、△ γ，并生成古塔在既定监测频率下固定时间段t内的变化幅度统计图；并在变化幅度骤然变大时对监测要素的突变进行预警。
[0027]所述监测数据大于或等于所述预警阈值时持续预警。
[0028]所述监测数据小于所述预警阈值时，所述风险预警模块自动判定古塔面临的风险消除，并自动解除预警。
[0029]所述微型处理器系统连接一显示器。通过显示器发出预警信息。
[0030]所述微型处理器系统连接一发声装置。通过发声装置发出预警信息。
[0031]所述微型处理器系统内设有一数据分析模块，所述数据分析模块能够将影响古塔倾斜位移的监测要素的监测数据与古塔倾斜监测数据进行关联，进而判断导致古塔倾斜的原因。具体而目:
[0032]所述数据分析模块能够基于风力监测数据，计算古塔遭受的风荷载，并分析以及其与古塔倾斜状况的关系；
[0033]所述数据分析模块能够基于地基沉降监测数据，分析地基沉降与古塔倾斜状况的关系;
[0034]所述数据分析模块能够基于振动监测数据，分析振动与古塔倾斜状况的关系。
[0035]所述数据分析模块中，基于古塔面临的风险因素来确定古塔结构健康的量化指标，所述量化指标包括建筑荷载、物理力学性能指标、残损点评定界限，同时在所述量化指标的基础上建立了砖石古塔、木塔、砖木混合结构古塔的健康安全模型。用于从古塔本体因素和环境因素作用下分析古塔的保存状态，以及各个因素在古塔倾斜中的作用机制。
[0036]作为一种方案，本发明对古塔风险基于监测数据正态分布状况的预警步骤如下:
[0037]步骤I，数据采集系统按照设定的监测频率，每隔固定时间段t获得各监测要素的最新监测数据；
[0038]步骤2，基于对监测数据的正态分布运算，风险预警模块自动判断监测数据是否在该项监测要素的正态分布范围内，如果未超出该范围，则自动返回步骤继续对新监测数据做正态计算；
[0039]步骤3，监测数据在该项监测要素正态分布范围之外，风险预警模块自动启动预警，并发布具体预警信息；
[0040]步骤4，遗产管理人员根据预警信息提示进行预警处理，并可以选择是否手动关闭预警；
[0041]步骤5，如果与遗产管理人员不关闭预警，则风险管理模块继续预警；
[0042]步骤6，风险预警块自动对最新监测数据进行正态分布计算，并判断其是否在正态分布范围之外，如果不在正态分布范围内，则保持预警，否则激活步骤7;
[0043]步骤7，如果遗产管理人员选择手动关闭预警，或者最新监测数据在正态分布范围内，则预警结束。
[0044]作为另一种方案，本发明对古塔风险基于监测数据变动幅度状况的预警步骤如下:
[0045]步骤I，数据采集系统根据获得的监测要素最新监测数据和初始监测值，计算该项监测要素的变化幅度，并将之与历史变动幅度比较；
[0046]步骤2，基于突变定义，风险预警模块自动基于步骤I判断该监测要素的监测数据是否发生了突变，如果未发生突变则自动返回步骤I，若发生生突变则激活步骤3;
[0047]步骤3，发生突变，风险预警模块自动启动预警，并发送相关信息至管理人员；
[0048]步骤4，管理人员对预警进行处理，并决定是否手动关闭预警；
[0049]步骤5，如果选择继续预警，则系统保持预警；
[0050]步骤6，在继续预警的同时，微型处理器系统将自动判断最新监测数据是否发生突变来决定是否保持预警，如果新的监测数据依然保持突变状态，则持续预警，若最新监测数据未发生突变则激活步骤7;
[0051 ]步骤7，突变预警结束，系统自动返回步骤I。
[0052]基于监测数据正态分布和变化幅度突变的预警是为了对古塔本体倾斜、沉降、及振动的异常情况进行监测。
[0053]作为另一种方案，为了避免古塔健康遭受威胁，本发明基于结构安全模型和预警阈值设定的古塔风险识别和预警步骤如下:
[0054]步骤I，数据采集系统按照设定的监测频率，每隔固定时间段t获得各监测要素的最新监测数据；
[0055]步骤2，风险预警模块自动将监测数据与设定的预警阈值进行对比；
[0056]步骤3，监测数据小于预警阈值，风险预警模块判定古塔结构健康安全未受威胁，不触发预警，系统继续执行步骤I与步骤2;
[0057]步骤4，监测数据等于或者大于预警阈值，风险预警模块自动识别对古塔结构健康造成威胁的风险因素，判断预警级别；
[0058]步骤5，风险预警模块基于步骤4的判断自动触发预警机制，发出预警信息；
[0059]步骤6，遗产管理人员在接收到预警信息后对预警事件进行处理；
[0060]步骤7，风险预警模块继续对最新实时监测数据与预警阈值对比，当监测数据大于或等于预警阈值时持续预警，并重复步骤7，否则执行步骤8;
[0061]步骤8，当监测数据小于预警阈值时，风险预警模块当自动判定古塔面临的风险消除，并自动解除预警。
[0062]在所述风险预警模块中，根据古塔的实际结构状况设立至少一级预警阈值，以上风险识别步骤依然适用于风险的多级识别、预警机制。
【附图说明】
[0063]图1为本发明的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0064]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
[0065]参照图1，基于物联网的古塔监测预警系统，包括一数据采集系统，数据采集系统连接一信号处理模块，信号处理模块连接一无线信号发射装置；
[0066]还包括一监控终端，监控终端包括一微型处理器系统I，微型处理器系统I连接一与无线信号发射装置相匹配的无线信号接收装置。
[0067]本发明对塔类古建筑倾斜位移状况，以及影响古塔结构健康状况的振动、地震、风力、地基沉降等因素的实时、智能监测，通过监控终端进行风险识别和预警。
[0068]数据采集系统采用智能传感器对影响古塔结构健康安全的倾斜、沉降、振动、地震、风力等因素进行自动实时监测。
[0069]数据采集系统包括至少一个摄像头、至少一个振动传感器、至少一个风速传感器，摄像头、振动传感器、风速传感器均连接信号处理模块。
[0070]优选，数据采集系统采用的智能传感器包括:基于近景摄影测量原理的图像识别倾斜传感器、静力水准仪、三轴三向加速度传感器、风速计、风压传感器，以及其它应用于古塔结构健康监测的智能传感器中的至少一个。
[0071 ]数据采集系统通过无线信号将采集到的监测数据传输到微型处理器系统内。
[0072]监测数据包括古塔倾斜位移、倾斜角度数据，塔体振动幅度、振动频率数据，地基沉降数据，风力风向数据。
[0073]微型处理器系统内设有一数据展示模块，数据展示模块通过分析计算监测数据，在通过对相等时间段获得的监测数据进行计算后，将相等时间段称为周期，将相等时间段获得的监测数据进行计算称为周期计算，得出监测数据的变化趋势，同时根据周期计算后的数据形成一监测数据值的变化趋势图、一监测数据的周期最大值变化趋势图、一监测数据的周期最小值变化趋势图监、一测数据的周期平均值变化趋势图。以方便通过时间段、周期查询变化趋势。
[0074]数据展示模块计算出在监测周期内倾斜角度数据的最大值、最小值、平均值；
[0075]通过至少两个监测周期所得出的倾斜角度数据，数据展示模块自动生成倾斜监测值的变化趋势图，以及相对监测周期内的最大值、最小值、平均值变化趋势图；并能够按照周期查询倾斜角度的变化趋势。同样的古塔倾斜位移、倾斜角度数据，塔体振动幅度、振动频率数据，地基沉降数据，风力风向数据都可通过数据展示模块形成变化趋势图。
[0076]微型处理器系统内设有一风险预警模块，通过数据采集系统第一次对古塔的状态进行监测时记录下其初始监测数据α ;
[0077]根据古塔的结构状况建立古塔结构健康安全模型，确定其所监测因素对于结构健康造成威胁的边界值β，并据此在风险预警模块中设定预警阈值；
[0078]当数据采集系统传输监测数据至微型处理器系统后，通过风险预警模块计算该监测数据与初始监测数据α之间的差，得到相对差值Δα，并生成古塔在既定监测频率下固定时间段t内的变化幅度统计图；
[0079]同时，风险预警模块将获得的监测数据与预警阈值进行比较，当监测数据达到或超过预警阈值时发出预警信息。古塔结构健康安全模型用于计算确定其所监测因素对于古塔结构健康造成威胁的边界值，即用于计算预警阈值。
[0080]预警阈值包括倾斜预警阈值、沉降预警阈值、风荷载预警阈值、振动预警阈值，以及其他相关因素的预警阈值。
[0081]为了能够基于监测数据实现对古塔面临风险的识别，在数据采集系统第一次对古塔的倾斜状态进行监测时记录下其初始倾斜角度值α及倾斜方向，沉降初始值γ ;
[0082]根据古塔的结构状况建立古塔结构健康安全模型，确定其倾斜位移对于结构健康造成威胁的边界值β，沉降对结构健康造成威胁的边界值λ、古塔能够承受的最低限度的地震等级μ，风荷载Ω，并据此在风险预警模块中设定倾斜预警阈值、沉降预警阈值、风荷载预警阈值，以及振动及其他相关因素的预警阈值；
[0083]风险预警模块将个监测要素每次获得的监测数据与预警阈值进行比较，当监测数据达到或超过预警阈值时发出报警信息。
[0084]进一步的，风险预警模块能够计算古塔倾斜、沉降、振动、风荷载监测值的正态分布状况，实现基于正态分布的异常预警；
[0085]进一步的，每次倾斜、沉降监测数据反馈至微型处理器系统后，风险预警模块自动计算该监测数据与初始监测数据之间的差，得到相对位移值Αα、Δ γ，并生成古塔在既定监测频率下固定时间段t内的变化幅度统计图；并在变化幅度骤然变大时对监测要素的突变进行预警。
[0086]监测数据大于或等于预警阈值时持续预警。
[0087]监测数据小于预警阈值时，风险预警模块自动判定古塔面临的风险消除，并自动解除预警。
[0088]微型处理器系统连接一显示器。通过显示器发出预警信息。
[0089]微型处理器系统连接一发声装置。通过发声装置发出预警信息。
[0090]微型处理器系统内设有一数据分析模块，数据分析模块能够将影响古塔倾斜位移的监测要素的监测数据与古塔倾斜监测数据进行关联，进而判断导致古塔倾斜的原因。具体而言:
[0091]数据分析模块能够基于风力监测数据，计算古塔遭受的风荷载，并分析以及其与古塔倾斜状况的关系；
[0092]数据分析模块能够基于地基沉降监测数据，分析地基沉降与古塔倾斜状况的关系;
[0093]数据分析模块能够基于振动监测数据，分析振动与古塔倾斜状况的关系。
[0094]数据分析模块中，基于古塔面临的风险因素来确定古塔结构健康的量化指标，量化指标包括建筑荷载、物理力学性能指标、残损点评定界限，同时在量化指标的基础上建立了砖石古塔、木塔、砖木混合结构古塔的健康安全模型。用于从古塔本体因素和环境因素作用下分析古塔的保存状态，以及各个因素在古塔倾斜中的作用机制。
[0095]作为一种方案，本发明对古塔风险基于监测数据正态分布状况的预警步骤如下:
[0096]步骤I，数据采集系统按照设定的监测频率，每隔固定时间段t获得各监测要素的最新监测数据；
[0097]步骤2，基于对监测数据的正态分布运算，风险预警模块自动判断监测数据是否在该项监测要素的正态分布范围内，如果未超出该范围，则自动返回步骤继续对新监测数据做正态计算；
[0098]步骤3，监测数据在该项监测要素正态分布范围之外，风险预警模块自动启动预警，并发布具体预警信息；
[0099]步骤4，遗产管理人员根据预警信息提示进行预警处理，并可以选择是否手动关闭预警；
[0100]步骤5，如果与遗产管理人员不关闭预警，则风险管理模块继续预警；
[0101]步骤6，风险预警块自动对最新监测数据进行正态分布计算，并判断其是否在正态分布范围之外，如果不在正态分布范围内，则保持预警，否则激活步骤7;
[0102]步骤7，如果遗产管理人员选择手动关闭预警，或者最新监测数据在正态分布范围内，则预警结束。
[0103]作为另一种方案，本发明对古塔风险基于监测数据变动幅度状况的预警步骤如下:
[0104]步骤I，数据采集系统根据获得的监测要素最新监测数据和初始监测值，计算该项监测要素的变化幅度，并将之与历史变动幅度比较；
[0105]步骤2，基于突变定义，风险预警模块自动基于步骤I判断该监测要素的监测数据是否发生了突变，如果未发生突变则自动返回步骤I，若发生生突变则激活步骤3;
[0106]步骤3，发生突变，风险预警模块自动启动预警，并发送相关信息至管理人员；
[0107]步骤4，管理人员对预警进行处理，并决定是否手动关闭预警；
[0108]步骤5，如果选择继续预警，则系统保持预警；
[0109]步骤6，在继续预警的同时，微型处理器系统将自动判断最新监测数据是否发生突变来决定是否保持预警，如果新的监测数据依然保持突变状态，则持续预警，若最新监测数据未发生突变则激活步骤7;
[0110]步骤7，突变预警结束，系统自动返回步骤I。
[0111]基于监测数据正态分布和变化幅度突变的预警是为了对古塔本体倾斜、沉降、及振动的异常情况进行监测。
[0112]作为另一种方案，为了避免古塔健康遭受威胁，本发明基于结构安全模型和预警阈值设定的古塔风险识别和预警步骤如下:
[0113]步骤I，数据采集系统按照设定的监测频率，每隔固定时间段t获得各监测要素的最新监测数据；
[0114]步骤2，风险预警模块自动将监测数据与设定的预警阈值进行对比；
[0115]步骤3，监测数据小于预警阈值，风险预警模块判定古塔结构健康安全未受威胁，不触发预警，系统继续执行步骤I与步骤2;
[0116]步骤4，监测数据等于或者大于预警阈值，风险预警模块自动识别对古塔结构健康造成威胁的风险因素，判断预警级别；
[0117]步骤5，风险预警模块基于步骤4的判断自动触发预警机制，发出预警信息；
[0118]步骤6，遗产管理人员在接收到预警信息后对预警事件进行处理；
[0119]步骤7，风险预警模块继续对最新实时监测数据与预警阈值对比，当监测数据大于或等于预警阈值时持续预警，并重复步骤7，否则执行步骤8;
[0120]步骤8，当监测数据小于预警阈值时，风险预警模块当自动判定古塔面临的风险消除，并自动解除预警。
[0121]在风险预警模块中，根据古塔的实际结构状况设立至少一级预警阈值，以上风险识别步骤依然适用于风险的多级识别、预警机制。
[0122]优选，振动传感器为两个，两个振动传感器包括第一振动传感器、第二振动传感器，设置在塔体内底层的第一振动传感器、设置在塔体外部的第二振动传感器均连接信号处理模块。设置在塔体内底层的第一振动传感器可精确检测到塔体自身振动，防止塔体外部受到风、雨等其他因素造成的塔体振动;第二振动传感器用于检测各个因素下，检测到塔体振动。
[0123]第二振动传感器外设有一保护罩。保护罩可以防止第二振动传感器检测的振动不是由于风、雨等其他因素造成的第二振动传感器自身振动，而是由于风、雨等其他因素造成的塔体振动。
[0124]优选，风速传感器为三个，三个风速传感器包括第一风速传感器、第二风速传感器、第三风速传感器，设置在塔体上部的第一风速传感器、设置在塔体中部的第二风速传感器、设置在塔体下部的第三风速传感器均连接信号处理模块。以检测塔体不同高度处的风速，以便精确计算风载荷，同时若有多个风速传感器，相邻两个风速传感器的高度差不大于5m ο以便于精确监测数据。
[0125]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于，包括一数据采集系统，所述数据采集系统连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接一无线信号发射装置； 还包括一监控终端，所述监控终端包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一与所述无线信号发射装置相匹配的无线信号接收装置。2.根据权利要求1所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述数据采集系统采用的智能传感器包括:基于近景摄影测量原理的图像识别倾斜传感器、静力水准仪、三轴三向加速度传感器、风速计、风压传感器中的至少一个。3.根据权利要求1所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述数据采集系统通过无线信号将采集到的监测数据传输到所述微型处理器系统内；所述监测数据包括古塔倾斜位移、倾斜角度数据，塔体振动幅度、振动频率数据，地基沉降数据，风力风向数据。4.根据权利要求1所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述微型处理器系统内设有一数据展示模块，所述数据展示模块通过分析计算所述监测数据，在通过对相等时间段获得的监测数据进行计算后，将所述相等时间段称为周期，将所述相等时间段获得的监测数据进行计算称为周期计算，得出所述监测数据的变化趋势，同时根据周期计算后的数据形成一监测数据值的变化趋势图、一监测数据的周期最大值变化趋势图、一监测数据的周期最小值变化趋势图监、一测数据的周期平均值变化趋势图。5.根据权利要求4所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述数据展示模块计算出在监测周期内所述倾斜角度数据的最大值、最小值、平均值； 通过至少两个监测周期所得出的所述倾斜角度数据，所述数据展示模块自动生成倾斜监测值的变化趋势图，以及相对监测周期内的最大值、最小值、平均值变化趋势图；并能够按照周期查询倾斜角度的变化趋势。6.根据权利要求1所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述微型处理器系统内设有一风险预警模块，通过所述数据采集系统第一次对古塔的状态进行监测时记录下其初始监测数据α; 根据古塔的结构状况建立古塔结构健康安全模型，确定所监测因素对于结构健康造成威胁的边界值β，并据此在所述风险预警模块中设定预警阈值； 当所述数据采集系统传输监测数据至微型处理器系统后，通过所述风险预警模块计算该监测数据与初始监测数据α之间的差，得到相对差值Δα，并生成古塔在既定监测频率下固定时间段t内的变化幅度统计图； 同时，所述风险预警模块将获得的监测数据与预警阈值进行比较，当监测数据达到或超过预警阈值时发出预警信息。7.根据权利要求6所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述预警阈值包括倾斜预警阈值、沉降预警阈值、风荷载预警阈值、振动预警阈值中的至少一个。8.根据权利要求6所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述监测数据大于或等于所述预警阈值时持续预警，所述监测数据小于所述预警阈值时，所述风险预警模块自动判定古塔面临的风险消除，并自动解除预警。9.根据权利要求1所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:为了能够基于监测数据实现对古塔面临风险的识别，在所述数据采集系统第一次对古塔的倾斜状态进行监测时记录下其初始倾斜角度值α及倾斜方向，沉降初始值γ ; 根据古塔的结构状况建立古塔结构健康安全模型，确定其倾斜位移对于结构健康造成威胁的边界值β，沉降对结构健康造成威胁的边界值λ、古塔能够承受的最低限度的地震等级μ，风荷载Ω，并据此在所述风险预警模块中设定倾斜预警阈值、沉降预警阈值、风荷载预警阈值，振动预警阈值； 所述风险预警模块将个监测要素每次获得的监测数据与预警阈值进行比较，当监测数据达到或超过预警阈值时发出报警信息； 所述风险预警模块能够计算古塔倾斜、沉降、振动、风荷载监测值的正态分布状况，实现基于正态分布的异常预警； 当监测数据反馈至微型处理器系统后，所述风险预警模块自动计算该监测数据与初始监测数据之间的差，得到相对位移值Δα、Δ γ，并生成古塔在既定监测频率下固定时间段t内的变化幅度统计图，并在变化幅度骤然变大时对监测要素的突变进行预警。10.根据权利要求9所述的基于物联网的古塔监测预警系统，其特征在于:所述微型处理器系统内设有一数据分析模块，所述数据分析模块能够将影响古塔倾斜位移的监测要素的监测数据与古塔倾斜监测数据进行关联，进而判断导致古塔倾斜的原因； 所述数据分析模块能够基于风力监测数据，计算古塔遭受的风荷载，并分析以及其与古塔倾斜状况的关系； 所述数据分析模块能够基于地基沉降监测数据，分析地基沉降与古塔倾斜状况的关系; 所述数据分析模块能够基于振动监测数据，分析振动与古塔倾斜状况的关系； 所述数据分析模块中，基于古塔面临的风险因素来确定古塔结构健康的量化指标，所述量化指标包括建筑荷载、物理力学性能指标、残损点评定界限，同时在所述量化指标的基础上建立了砖石古塔、木塔、砖木混合结构古塔的健康安全模型。
【文档编号】G01D21/02GK106056863SQ201610674029
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月16日 公开号201610674029.7, CN 106056863 A, CN 106056863A, CN 201610674029, CN-A-106056863, CN106056863 A, CN106056863A, CN201610674029, CN201610674029.7
【发明人】李晓武, 郭伟民, 高凤, 付焕平, 刘超
【申请人】上海建为历保工程科技股份有限公司