物聯網技術建筑安全監測系統研究

導語：物聯網技術建筑安全監測系統研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:針對許多地區都出現老舊房屋坍塌事件，設計了基于物聯網和云平臺的房屋建筑安全監測預警系統。運用傳感器技術、物聯網技術、GSM/GPRS網絡、云平臺系統、大數據分析，實現了對管理區域內的老舊房屋建筑的安全監測，包括數據的測量、采集、傳輸、儲存、分析以及安全管理，并配有預警系統，依據給定的閾值實現聲光、短信的智能化預警。

關鍵詞:物聯網;傳感器;建筑安全預警

我國許多房屋建筑始建于20世紀80年代，這些房屋建筑的使用年限達到30多年，雖未達到設計使用壽命，但考慮到當時的施工技術、施工質量以及業主私自改建等因素，這些建筑已經開始逐漸老化。國家住建部已出臺相關文件，要求加緊建立危舊老樓的“病例檔案”。針對多地房屋建筑出現垮塌的狀況，如何做到防患于未然，避免類似事故的發生，成為了人們熱議的話題。目前，危舊房屋的監測仍然以人工巡檢的方式為主，費時、費力且時效性不強、監測數據間斷、不連續，無法實時的、全面的、大范圍覆蓋監測。一旦發生房屋倒塌，后果不堪設想。因此，需要加緊對老舊危房進行全面普查，實時、動態監測房屋建筑的安全信息，以獲取老舊房屋的實際狀況，及時預警，最大程度上消除安全隱患，使人們居有所安。

1系統整體拓撲結構

系統整體既包括硬件設備也含有軟件系統。主要包含傳感器、控制器、無線傳輸網絡GSM/GPRS、云平臺服務、上位機終端等，如圖1所示。

2房屋建筑安全要素

房屋因其使用年限較長，建筑材料逐漸老化、性能弱化，地基振動、滑動以及業主拆改、打孔等人為因素，導致整體結構性差、承重能力弱。一般對房屋建筑安全的監測主要從位移、傾斜、裂縫三個方面評估。位移:位移既有水平位移，又有垂直沉降位移，是房屋建筑坍塌的一個重要因素。由于地基或墻體水平滑動、遷移，導致房屋主要的承重體產生水平或垂直方向的位移改變。傾斜:傾斜是房屋建筑安全的一個重要的監測指標。房屋結構的傾斜會導致建筑結構受力不平衡、局部應力過大遠遠超過承重結構的承受能力，從而導致局部結構斷裂，整體結構迅速倒塌，需要重點監測。裂縫:建筑物基礎的不均勻沉降，地基不是整體滑移，導致裂縫產生;溫度變化使不同材料產生不同程度的收縮，收縮力超過房屋建筑承受能力，出現裂縫;外界作用力，房屋內部的應力過大，使得房屋結構產生裂縫。

3建筑安全監測傳感器

3．1位移傳感器。位移傳感器是一種金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量。它分為電感式、電容式、光電式、超聲波式和霍爾式位移傳感器等多種。位移測定房屋的水平位置和形狀隨時間而產生的變化特征，提供變形趨勢，監測點位一般選擇在建筑的四角、核心筒的四角、大轉角處。3．2沉降傳感器。使用電子水準儀既能滿足沉降監測精度(一等或二等水準測量)的要求，又可以方便快捷地測量并記錄數據，測量結果客觀。沉降位移監測點分布在地基處、橫縱墻交接處、沉降縫等。3．3裂縫傳感器。當被測裂縫發生變化時，帶動線性位移傳感器拉桿產生位移，通過轉換機構傳遞給滑動式電阻器，滑動式電阻器將位移物理量轉變為電信號量，即可測出裂縫位移的變化。3．4傾角傳感器。傾角傳感器用來測量相對于水平面的傾角變化量，是運用慣性原理的一種加速度傳感器，可以分為“固體擺”式、“液體擺”式、“氣體擺”式三種傾角傳感器。在房屋的四角上裝配傾角傳感器，獲得建筑物的傾斜度數據。

4軟件系統

傳感器所監測的數據都將通過無線模塊的GSM/GPRS無線網絡定時發送到云平臺服務器儲存。通過大數據分析技術對這些監測數據進行處理和信息挖掘，將信息傳送給處理器，并與標準數據的比較，得出評估結果，提供科學的安全鑒定依據。房屋變化情況、發展變化在上位機客戶監測系統平臺終端，手機客戶端顯示。

5預警系統

當相關測量數據超過設定的閾值時系統能自動的發出預警信號。預警方式:現場聲光預警、客戶端軟件彈出預警信息、手機短信提示，能及時通知相關人員采取安全措施，防止房屋建筑倒塌安全事故的發生，造成不必要的人員傷亡。

6結語

房屋建筑安全監測系統結合了物聯網技術、信息化技術以及科學的管理平臺，實現了房屋建筑安全的遠程化監控，實時能對房屋的傾斜、位移、不均勻沉降、裂縫等要素進行在線監測;實現了智能化報警，通過聲光、短信、客戶終端等方式告警;實現了對監測數據高效的分析利用，科學地判斷房屋建筑的動態趨勢以及變化走向，作出安全評估。

參考文獻:

［1］劉紅玲，于亞鵬，常龍．基于物聯網技術的大型建筑安全遠程監測系統設計［J］．物聯網技術，2013(10):19－22．

［2］王婷婷徐泮林郭慶坤，建設中高層建筑物的沉降觀測［J］．北京測繪，2016(4):74－77．

［3］張曉飛，郝文杰，張青，等．基于STM32的裂縫位移監測系統［J］．微計算機應用，2011，32(5):52－59．

［4］劉翛，陳冠中．基于大數據的老舊房屋管理平臺設計［J］．城建檔案，2017(8):79－80．

作者:張立輝 王慶綱 單位:吉林建筑大學