自动化监测系统在房屋安全监测中的应用

郑雪成 吴梦坚 王检 林翥

浙江大合检测有限公司 浙江杭州 311122

在现在的房屋结构建设中，传感器技术已经被广泛运用。传感器技术可以对房屋结构环境荷载及结构响应进行监测，从而保障房屋建设及运营的质量。然而，在很多房屋结构监测中由于传感器技术使用不当，或者是缺乏传感器技术的使用，导致测量不达标，这不仅给房屋建设带来很大的困难，同时也会影响到工程进度的进展。本文通过简单介绍自动化传感技术，并且对传感器技术在房屋结构的应用进行了分析，根据分析还提出了在应用中出现的问题，并且针对问题提出了解决对策[1]。

1 房屋健康监测产生的背景

房屋的安全舒适在生活中地位和作用非常突出，其投资规模和社会经济影响巨大。然而受原有施工质量、装修改造以及周边环境等影响，安全事故时有发生，目前我国房屋数量巨大，调查显示，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，需要必要的措施以确保房屋的安全，既有的房屋安全检测是目前采用主要的方法，对有缺陷房屋的监测在很大程度上取决于管理者和技术人员的经验，另外有数据离散不连续，偏远地区检测不方便，人员安全不能充分保障等弊端。而房屋自动化监测因为能够连续不间断客观记录和分析房屋荷载及响应，实时把握房屋安全状态，不受环境影响等优点，现已成为工程领域普遍采用的一种安全保障手段。但由于不同结构监测系统独立开发费用高、监测因素不统一、设备兼容性差等原因，单一监测系统向自动化监测平台发展目前已经成为一种趋势。自动化监测系统大大降低了物联网产业升级下的成本问题，解决了监测多因素以及多产品兼容的问题，受到越来越多的行内专家支持。目前房屋自动化监测系统在国内已有较多应用，如我公司对永康某医院大梁加固后的自动化监测系统，系统远距离采集房屋的应变和应力数据。临安某深基坑施工对周边大楼沉降的远程自动化监测系统，除了对房屋的应力应变监测外，应对地基土体挠动对房屋不均匀沉降的监测。近几年随着对老旧房屋的安全检测数量加大，对发现的危旧房屋实施了健康监测，监测系统提供应力应变、房屋倾斜、房屋沉降、房屋裂缝位移、GPS等手段监测房屋的受力及变形情况，监测数据对房屋变形的速率、原因的分析提供了有效的数据支撑[2]。

2 自动化监测系统平台在房屋安全监测中的应用

2.1 房屋沉降变形监测

为了方便实现对房屋检测数据的自动化实时采集，本项目采用连通管静力水准仪进行房屋平面结构控制水平标高的数据采集。同时对于前期安装在房屋各关键部位的水准监测点做好保护工作，并在必要的时候进行复测。由于受到房屋使用或周边施工等影响，一些监测点不可避免地会遭到破坏，对于这些监测点应尽快重新设置或是布设关联测点，从而保证监测的连续性。对于房屋不均匀沉降监测，我们将静力水准仪设置在房屋的四角，并按规范要求每6m-10m设置一个观测点。

2.2 如何实现自动化监测

首先，根据监测精度和技术要求选择合适的传感器和监测设备，然后，选择合适的自动化数据采集设备。最后，在房屋结构变形监测部位埋设传感器并建立1套稳定的数据传输设备及电源供电系统。自动化监测的变形数据通过无线或有线方式传输到设备平台并实时存储在系统数据库中。使用者可以通过系统监测软件对监测的实时数据查看和分析。

2.3 完善房屋结构监测传感器技术应用体系

要想更好的解决传感器技术应用中存在的问题，就需要完善传感器技术应用体系。企业应留意行业最新规范，熟悉并理解，将规范中的内容添加至咨询、设计及施工中。

2.4 监测系统软件

采用“现场综合监测系统”软件对数据进行分析处理。软件主要功能包括在线监测、数据分析、曲线展示、曲线模拟、监测管理、预报预警等。在线监测功能可以实现实时显示传感器读数、监测数据阶段变形值、监测数据累计变形值。数据分析功能可以实现对监测数据进行列表分析、图形分析、预测分析等。曲线展示功能可以实现将1h、24h、15d、1个月乃至半年的监测历史数据累计值以曲线形式显示。曲线模拟功能可以实现对监测数据进行预测分析并以曲线的形式显示，操作者可以通过预测模拟曲线直观地查看结构变形的发展趋势。监测管理功能可以实现权限设置、监测数据、图形数据和分析数据的导出和打印。预报预警功能可以实现预先设定的预警值和报警值，当监测数据超过预警值或报警值时通过声音和短信的形式及时报警[3]。

3 结语

通常而言，老旧房屋的安全监测、维护施工通常是在使用不中断的情况下进行的，人员活动、周边环境造成的荷载变化对监测数据的处理与分析造成了较大的困难。本文以采用自动化监测系统对施工阶段各工况前后的房屋线形以及应变进行了自动化实时监测，并辅以人工周期监测。数据分析主要采用了对比分析法、趋势分析法、模型分析法等，对比分析了实测值与理论计算值之间的差异，为了解房屋的实时安全状况，确保施工顺利进行提供了有力的保障。