一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统的制作方法

本发明涉及建筑测量，具体涉及一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统。

背景技术：

1、传感器技术已经更新多代，最新的光纤传感器具有体积小、灵敏度高、检测速度快、监测对象多等优点，目前已被广泛应用于混凝土结构、隧洞、公路桥梁等诸多领域。

2、光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位等）发生变化，成为被调制的信号源，再经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

3、然而，目前的光纤传感技术虽能够成熟的应用于建筑结构的变形检测，但其在检测过程中，所需人工参与程度较高，智能化程度较低，且在完成建筑的数据采集后，不具备自主评估判定功能。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，包括：

4、控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令；

5、采集模块，用于采集目标建筑规格参数；

6、构建模块，用于接收采集模块采集到的目标建筑规格参数，应用目标建筑规格参数构建建筑三维模型；

7、选择模块，用于选择建筑三维模型上建筑结构作为检测目标，再次驱动采集模块对选择的检测目标进行规格参数采集；

8、评估模块，用于接收选择模块中选择的检测目标建筑结构由采集模块采集到的规格参数，于建筑三维模型中提取对应检测目标建筑结构的建筑结构三维模型，评估接收的规格参数与建筑结构三维模型的相似性；

9、设置模块，用于设定相似性评估安全阈值，接收评估模块中评估到的相似性值，应用相似性评估安全阈值与接收的相似性值比对，判定相似性对应规格参数所对应建筑结构是否安全。

10、更进一步地，所述采集模块下级设置有子模块，包括：

11、光纤传感器，用于测量目标建筑上各建筑结构规格参数；

12、接收单元，用于接收光纤传感器实时运行测量到的建筑结构规格参数数据，对建筑结构规格参数数据进行储存；

13、其中，光纤传感器与接收单元通过局域网络相连接，接收单元于每次光纤传感器运行时，触发运行执行数据文件夹的新建操作，应用新建的数据文件夹对接收的建筑结构规格参数数据进行储存，在每次光纤传感器运行结束后，接收单元同步停止运行。

14、更进一步地，所述光纤传感器运行时实时检测待测目标建筑结构的透射深度，根据待测目标建筑结构的投射深度，对光纤传感器的测量信号强度进行调试，投射深度通过下式求取，公式为：

15、；

16、式中：为光波长；为光疏介质折射率；为基于地平的检测角度；为光密介质折射率，；

17、其中，光纤传感器的测量信号强度调试，服从与测量信号强度成正比的调试逻辑。

18、更进一步地，所述光纤传感器在执行测量目标建筑上各建筑结构规格参数的操作时，应用无人机或具备移动功能的机器人作为载体，由系统端用户手动输入空间位置坐标及朝向角度，驱动载体设备携带光纤传感器到达系统端用户手动输入的空间位置坐标及朝向角度位置，完成目标建筑上建筑结构的规格参数的测量；

19、其中，接收单元在接收建筑结构规格参数数据，对建筑结构规格参数数据进行储存时，同步对建筑结构规格参数数据对应的空间位置坐标及朝向角度进行配置储存。

20、更进一步地，所述选择模块在选择建筑结构作为检测目标提供至采集模块时，对每组建筑三维模型上建筑结构的重要度进行计算，基于建筑结构的重要度由系统端用户手动配置有选择周期，选择模块根据建筑结构的对应选择周期进行选择，将检测目标建筑结构实时向采集模块反馈，建筑结构的重要度通过下式求取，其中：

21、；

22、式中：n为建筑结构的集合；为建筑结构i的密度；为建筑结构i内部骨筋密度；为骨筋捆扎刚性荷载；为建筑结构i的建筑承载比重；、及为权重；

23、其中，建筑结构的选择周期服从，值与选择周期的设定时间跨度成反比的设定逻辑。

24、更进一步地，所述选择模块中求取的各建筑结构重要度同步向接收单元发送，与接收单元在储存的建筑结构规格参数数据对应储存。

25、更进一步地，所述评估模块在评估接收的规格参数与建筑结构三维模型的相似性时，进一步应用接收的规格参数构建建筑结构的平面图形，并在建筑结构三维模型上获取各面的平面图形，通过来源于规格参数的平面图形与来源于建筑结构三维模型的平面图形的相似度比对，评估接收的规格参数与建筑结构三维模型的相似性；

26、其中，应用接收的规格参数构建的建筑结构平面图形与建筑结构三维模型上获取各面的平面图形一一对应。

27、更进一步地，所述规格参数与建筑结构三维模型的相似性通过下式进行求取，公式为：

28、；

29、式中：为规格参数与建筑结构三维模型的组数集合；为规格参数所构建的平面图形的面积；为建筑结构三维模型上拾取面的平面图形的面积；为规格参数所构建的平面图形的周长；为建筑结构三维模型上拾取面的平面图形的周长；为第i组规格参数与建筑结构三维模型中建筑结构三维模型拾取面灰度值均值。

30、更进一步地，所述设置模块中判定结果为否的相似性对应规格参数所对应建筑结构实时向控制终端发送。

31、更进一步地，所述控制终端通过介质电性连接有采集模块、构建模块及选择模块，所述采集模块下级通过无线网络连接有光纤传感器及接收单元，所述选择模块通过介质电性与采集模块相连接，所述构建模块及选择模块通过无线网络与接收单元相连接，所述选择模块通过介质电性与评估模块及设置模块相连接，所述设置模块通过介质电性与控制终端相连接。

32、采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

33、本发明提供一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，该系统在运行过程中能够通过光纤传感器来对建筑的规格参数数据进行采集，进一步的以采集到的建筑规格参数数据完成建筑三维模型的构建，从而为后续的建筑结构变形监测提供数据支持，使得建筑三维模型上任意的独立建筑结构均能够作为单独的监测目标进行监测，为建筑结构的变形监测工作带来便利。

34、本发明中系统在选择建筑上的各建筑结构进行变形监测时，能够对建筑上各建筑结构进行重要度分析，进一步的基于建筑结构的重要度来实现监测周期的设定，确保通过该系统，能够对目标建筑上的各建筑结构进行持续的稳定监测。

35、本发明中系统在运行，对建筑上各建筑结构进行变形监测时，采用建筑结构上各面图形的相似度进行综合判定，有效的提升系统输出检测结果的精度，确保系统输出的检测结果更加有效可靠。

技术特征：

1.一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述采集模块（2）下级设置有子模块，包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述光纤传感器（21）运行时实时检测待测目标建筑结构的透射深度，根据待测目标建筑结构的投射深度，对光纤传感器（21）的测量信号强度进行调试，投射深度通过下式求取，公式为：

4.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述光纤传感器（21）在执行测量目标建筑上各建筑结构规格参数的操作时，应用无人机或具备移动功能的机器人作为载体，由系统端用户手动输入空间位置坐标及朝向角度，驱动载体设备携带光纤传感器（21）到达系统端用户手动输入的空间位置坐标及朝向角度位置，完成目标建筑上建筑结构的规格参数的测量；

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述选择模块（4）在选择建筑结构作为检测目标提供至采集模块（2）时，对每组建筑三维模型上建筑结构的重要度进行计算，基于建筑结构的重要度由系统端用户手动配置有选择周期，选择模块（4）根据建筑结构的对应选择周期进行选择，将检测目标建筑结构实时向采集模块（2）反馈，建筑结构的重要度通过下式求取，其中：

6.根据权利要求2或5所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述选择模块（4）中求取的各建筑结构重要度同步向接收单元（22）发送，与接收单元（22）在储存的建筑结构规格参数数据对应储存。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述评估模块（5）在评估接收的规格参数与建筑结构三维模型的相似性时，进一步应用接收的规格参数构建建筑结构的平面图形，并在建筑结构三维模型上获取各面的平面图形，通过来源于规格参数的平面图形与来源于建筑结构三维模型的平面图形的相似度比对，评估接收的规格参数与建筑结构三维模型的相似性；

8.根据权利要求7所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述规格参数与建筑结构三维模型的相似性通过下式进行求取，公式为：

9.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述设置模块（6）中判定结果为否的相似性对应规格参数所对应建筑结构实时向控制终端（1）发送。

10.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，其特征在于，所述控制终端（1）通过介质电性连接有采集模块（2）、构建模块（3）及选择模块（4），所述采集模块（2）下级通过无线网络连接有光纤传感器（21）及接收单元（22），所述选择模块（4）通过介质电性与采集模块（2）相连接，所述构建模块（3）及选择模块（4）通过无线网络与接收单元（22）相连接，所述选择模块（4）通过介质电性与评估模块（5）及设置模块（6）相连接，所述设置模块（6）通过介质电性与控制终端（1）相连接。

技术总结
本发明涉及建筑测量技术领域，具体涉及一种基于光纤传感技术的建筑结构变形监测系统，包括：控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令；采集模块，用于采集目标建筑规格参数；构建模块，用于接收采集模块采集到的目标建筑规格参数，应用目标建筑规格参数构建建筑三维模型；本发明能够通过光纤传感器来对建筑的规格参数数据进行采集，进一步的以采集到的建筑规格参数数据完成建筑三维模型的构建，从而为后续的建筑结构变形监测提供数据支持，使得建筑三维模型上任意的独立建筑结构均能够作为单独的监测目标进行监测，为建筑结构的变形监测工作带来便利。

技术研发人员：雷华星
受保护的技术使用者：深圳市鼎邦工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14