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一種墻體形狀變化檢測方法、系統(tǒng)及其建筑物的制作方法
【專利摘要】一種墻體形狀變化檢測方法，包括：在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件及光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點；根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接；根據(jù)光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算出待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度；分析所計算的各測試點的張力強度的變化，根據(jù)分析結果在建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化。本發(fā)明的方法，利用傳感技術，對墻體上微量扭曲分裂信息進行檢測分析，輸出建筑的隱藏危險，快速、靈活，解決對現(xiàn)有大型建筑體強化墻體結構變形隱藏危險預警難的問題。另外，本發(fā)明還提供了一種墻體形狀變化檢測系統(tǒng)及其建筑物。
【專利說明】一種墻體形狀變化檢測方法、系統(tǒng)及其建筑物【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及安全檢測技術，尤其涉及一種墻體形狀變化檢測方法、系統(tǒng)及其建筑物。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)實中很多大型建筑物，如大型水庫大壩、大型寫字樓建筑、高速公路天橋和市區(qū)內(nèi)多層立交橋等等，在建設過程中，對其質(zhì)量的把控都有很嚴格的國家標準，而且這些建筑物在投入使用之前，都會對其先進行嚴格質(zhì)量檢驗檢查，合格后才可以投入使用。但是，一旦這些建筑物投入使用后，在使用過程中，建筑的主體結構常常由于自然災害和外力突變等非人為破壞因素，如因連續(xù)雨水天氣造成橋梁水土流失而使橋梁主體結構承受力改變造成某一主體結構變形；由于旁邊建筑施工使本棟建筑主體結構下陷造成部分主體結構變形等等，造成建筑存在隱藏的危險，嚴重者可能造成建筑體倒塌。因此，急需一種墻體形狀變化檢測方法、系統(tǒng)及其建筑物，對建筑物進行安全檢測，通過監(jiān)測，減少自然災害和外力突變對結構的破壞，減少因此帶來的損失，保障城市安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，需提供一種快速、靈活的墻體形狀變化檢測方法，在主要建筑強化墻體結構中對強化墻體上微量扭曲分裂信息進行檢測分析，解決對現(xiàn)有大型建筑體強化墻體結構變形隱藏危險預警難的問題。
[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0005]一種墻體形狀變化檢測方法，包括:在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點；根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，所述測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接；根據(jù)所述光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算出待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度；分析所計算的各測試點的張力強度的變化，根據(jù)分析結果在所述建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化。
[0006]上述的墻體形狀變化檢測方法，其中:還包括:當檢測到所部署的光纖傳感器元件超過測試范圍時，調(diào)整與該光纖傳感器元件連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置對光纖進行拉線/放線操作；把超過測試范圍的光纖傳感器上所傳送的參數(shù)進行減/加調(diào)整。
[0007]上述的墻體形狀變化檢測方法，其中:所述在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點具體包括將至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置緊貼在待監(jiān)測建筑主體結構非受力的墻面，封閉固定。
[0008]上述的墻體形狀變化檢測方法，其中:所述待監(jiān)測建筑主體結構為單面墻或至少兩面墻；當待監(jiān)測建筑主體是單面墻時，各傳感器元件、光纖拉力調(diào)節(jié)裝置串行連接，呈“S”狀的蛇形部署在所述單面墻上，“S”狀的每一個拐角處均作為過渡區(qū)域，其上僅部署相應的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置進行過渡；當待監(jiān)測建筑主體是至少兩面墻時，且兩面墻的相交部分墻體，交叉的部位墻體面角度過大時，所述相交部分墻體或角度過大的交叉的部位墻體作為過渡墻面，其上僅部署相應的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置進行過渡。
[0009]上述的墻體形狀變化檢測方法，其中:所述測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接具體為所述建筑體模型與所述光纖服務器通過網(wǎng)絡連接，所述光纖服務器與所部署的光纖傳感器元件和光纖拉力裝置通過光纖連接。
[0010]上述的墻體形狀變化檢測方法，其中:根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，所述根據(jù)所述光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度具體包括:對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù)；根據(jù)所獲得的光變量數(shù)據(jù)推導出波長變化；根據(jù)軸向向應變靈敏度公式和所推導出的波長變化計算出各測試點的張力強度。
[0011]另外，本發(fā)明還提供一種墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，能快速、靈活的檢測出建筑體強化墻體結構中的形狀變化，實現(xiàn)建筑體安全預警。
[0012]一種墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，包括部署模塊、模型構建模塊、計算模塊以及分析模塊。其中，部署模塊用于在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點。模型構建模塊用于根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，所述測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接。計算模塊用于根據(jù)所述光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算出待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度。分析模塊用于分析各測試點的張力強度的變化，根據(jù)分析結果在所述建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化。
[0013]上述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，其中:還包括光纖調(diào)整模塊和參數(shù)調(diào)整模塊。其中，光纖調(diào)整模塊用于當檢測到所部署的光纖傳感器元件超過測試范圍時，調(diào)整與該光纖傳感器元件連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置對光纖進行拉線/放線操作。參數(shù)調(diào)整模塊用于把超過測試范圍的光纖傳感器上所傳送的參數(shù)進行減/加調(diào)整。
[0014]上述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，其中:計算模塊包括光感波參數(shù)分析單元、波長變化推導單元以及張力計算單元。光感波參數(shù)分析單元用于對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù)。波長變化推導單元用于根據(jù)所獲得的光變量數(shù)據(jù)推導出波長變化。張力計算單元用于根據(jù)軸向向應變靈敏度公式和所推導出的波長變化計算出各測試點的張力強度。
[0015]上述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，其中:所述光纖拉力調(diào)節(jié)裝置包括空心的主體，設置在所述主體上的光纖前出口和光纖后出口，設置在所述主體內(nèi)部的兩個同軸的光纖線圈軸，所述光纖線圈軸上均纏繞著光纖。
[0016]另外，本發(fā)明還提供一種建筑物，能快速、靈活的檢測出建筑體強化墻體結構中的形狀變化，實現(xiàn)建筑體安全預警。
[0017]一種建筑物，包括:建筑主體，以及對所述建筑主體進行安全監(jiān)測的上述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的墻體形狀變化檢測方法，通過使用光纖拉力調(diào)節(jié)裝置使光纖傳感器元件成功部署在待監(jiān)測建筑主體結構上，利用所部署的光纖傳感器元件的傳感技術，在主要建筑強化墻體結構中對強化墻體上微量扭曲分裂信息進行檢測分析，直觀的顯示輸出建筑的隱藏危險，快速、靈活，解決對現(xiàn)有大型建筑體強化墻體結構變形隱藏危險預警難的問題。
[0019]本發(fā)明的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，通過部署模塊將光纖傳感器元件、光纖拉力調(diào)節(jié)裝置部署在待監(jiān)測建筑主體結構上，利用傳感技術能快速、靈活的檢測出建筑體強化墻體結構中的形狀變化，實現(xiàn)建筑體安全預警。
[0020]本發(fā)明的建筑物，通過所部署的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)對建筑主體進行安全檢測，減少自然災害和外力突變對結構的破壞，減少因此帶來的損失，保障城市安全，實現(xiàn)建筑體安全預警。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明墻體形狀變化檢測方法的流程圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施方式中一待監(jiān)測建筑主體結構的部署示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實施方式中另一待監(jiān)測建筑主體結構的部署示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施方式中另一待監(jiān)測建筑主體結構的部署示意圖；
[0025]圖5為圖1中步驟S103的細化流程圖；
[0026]圖6為本發(fā)明的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)I的結構示意圖；
[0027]圖7為本發(fā)明的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容、構造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0029]圖1所示為本發(fā)明墻體形狀變化檢測方法的流程圖。
[0030]步驟S101，在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點。
[0031]由于光纖本身細小，對于大幅度的拉伸會對光纖造成斷開的情況，本發(fā)明提供了根據(jù)光纖拉伸張力來自動調(diào)節(jié)的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置。通過部署和設置光纖傳感器元件和光纖拉力調(diào)節(jié)裝置的參數(shù)，來達到自動對光纖長度進行靈活自我調(diào)節(jié)，使光纖測量建筑主體結構時可很好保護光纖的使用。
[0032]參閱圖2，本發(fā)明實施方式中，在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點具體包括將至少兩個傳感器元件101以及與傳感器元件101通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102緊貼在待監(jiān)測建筑主體結構100非受力的墻面，封閉固定。
[0033]兩個光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102之間一般都會包含一個光纖傳感器元件101，而且這兩個光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102之間的距離不宜過長，一般是指5米以內(nèi)，光纖傳感器元件101最好位于這兩個拉力調(diào)節(jié)裝置102中間，并且使每兩個節(jié)點之間都能與主體結構的墻體面平行。
[0034]本發(fā)明實施方式中，待監(jiān)測建筑主體結構100有些是四面墻結構，有些是兩面墻結構，有些是單面墻體結構。我們在部署傳感器元件101時，是部署于非受力的墻面。此處的非受力的墻面是指強化墻體受力的對面，如水庫大壩，大壩儲存水的一面為受力的一面，另一面為非受力的一面，因受到力的沖擊，會使大壩攔體發(fā)生扭曲變形突出。又如橋梁的上面是行駛汽車或行走人的一面，由于受到重力的影響，上面的物體會對橋梁實行向下的壓力，這樣我們的傳感器元件101部署于橋梁主體結構下面就可以對被監(jiān)測的物體進行有效的扭曲分裂監(jiān)控。
[0035]光纖傳感器元件101及光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102采用緊貼墻體的方法，每一個光纖傳感器元件101配置兩個光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102，這樣可以對光纖傳感器元件固定位置，不會偏移導向誤差。同時，光纖傳感器元件101在固定安裝時，應緊貼墻面，并實施均勻軸向固定，傳感器元件101兩頭接光纖，與光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102相聯(lián)接，并以固定滑向的方式(這種方式是指通過在光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102與光纖傳感器元件101之間部署光纖固定元件103，來定向的固定光纖的走向)固定光纖的主體結構體走向布局。待光纖傳感器元件101及光纖、光纖拉力調(diào)節(jié)裝置102在主體結構體布線后，都通常需要進行封閉處理，如通過使用線槽式進行封裝。本發(fā)明實施方式中，傳感器元件101為光纖光柵，其的部署位置通常應選擇在主體結構體監(jiān)測位置最脆弱的地方或承受力最大的位置，一般是指主體結構體或強化墻體兩節(jié)點中間的位置。
[0036]本發(fā)明實施方式中，為了節(jié)約成本，通常是在大型水庫大壩欄體、大型寫字樓建筑的承重墻、高速公路天橋和市區(qū)內(nèi)多層立交橋等待監(jiān)測建筑主體結構的非受力的墻面上部署傳感器元件和光纖拉力調(diào)節(jié)裝置。
[0037]當然，本發(fā)明其它實施方式中，當不考慮成本時，也可以在所有大型建筑物的非受力的墻面上均部署傳感器元件和光纖拉力調(diào)節(jié)裝置來進行安全檢測。
[0038]圖3所示為本發(fā)明另一待監(jiān)測建筑主體結構的部署示意圖。在本發(fā)明實施方式中，待監(jiān)測建筑主體200是單面墻，如水庫大壩欄體。進行部署時，各傳感器元件201、光纖拉力調(diào)節(jié)裝置202串行連接，呈“S”狀的蛇形部署在單面墻(大壩欄體)上，“S”狀的每一個拐角處均作為過渡區(qū)域204，其上僅部署相應的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置202進行過渡。
[0039]圖4所示為本發(fā)明另一待監(jiān)測建筑主體結構的部署示意圖。本發(fā)明實施方式中，待監(jiān)測建筑主體有至少兩面墻。如圖4所示，當兩面墻的相交部分墻體，交叉的部位墻體面角度過大時，相交部分墻體或角度過大的交叉的部位墻體作為過渡墻面(即過渡區(qū)域304)，其上僅部署相應的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置302進行過渡。
[0040]步驟S102，根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接。
[0041]本發(fā)明實施方式中，構建建筑體模型可以采用監(jiān)控室內(nèi)主機上安裝的建筑監(jiān)控系統(tǒng)提供的組態(tài)方式建立建筑模型，此處的組態(tài)方式是指建筑監(jiān)控系統(tǒng)提供了基礎的控件和自定義的設備控件，通過這些控件，以組合的方式，對待監(jiān)測建筑需要監(jiān)控的界面進行組裝，構建出建筑體模型。當然，也可以通過導入一個配置文件的方式來建立待監(jiān)測建筑的建筑體模型。
[0042]待建筑體模型建立后，還需要對該建筑體模型的參數(shù)進行配置，使建筑模型與測試點進行關聯(lián)，進而使建筑危險信息可以直觀的反饋在建筑體模型上。具體操作是，根據(jù)待監(jiān)測建筑主體結構的實際工程部署情況，找到建筑體模型相應的主體結構，在主體結構上拉入信息顯示控件。此處的拉入是指對已建立的建筑體模型的界面上配置相應的顯示控件，其中，顯示控件包括數(shù)據(jù)信息顯示控件、色彩描繪控件、報警信息顯示控件和模型異常移位操作控件。然后一一配置信息顯示控件的參數(shù)。因此，根據(jù)待監(jiān)測建筑的施工情況，在構建的建筑體模型上對每一個測試點均進行控件的配置，使配置后的建筑體模型與測試點能實時關聯(lián)。
[0043]本發(fā)明實施方式中，根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接具體包括建筑體模型與光纖服務器通過網(wǎng)絡連接，光纖服務器與所部署的光纖傳感器元件和光纖拉力裝置通過光纖連接。
[0044]步驟S103，根據(jù)光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算出待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度。
[0045]由于本實施例中的傳感器元件是光纖光柵，因此本實施例是利用光纖光柵傳感技術來計算各測試點的張力強度。光纖光柵是利用光纖的光敏性制作而成的，在纖芯內(nèi)形成了空間相位光柵，實際上是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的反射鏡，使光在光纖中的傳播行為得到改變和控制。光纖光柵在光纖纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，折射率沿光纖軸向呈周期性分布，根據(jù)光纖光柵的I禹合模型理論，光纖光柵通過前向傳輸?shù)睦w芯模式與后向傳輸?shù)睦w芯模式之間發(fā)生耦合，而使前向傳輸?shù)睦w芯模式的能量傳遞給后向傳輸?shù)睦w芯模式，形成對入射波的反射。
[0046]如果光纖光柵受到光纖的應變變化，根據(jù)光纖的光敏性，應變的變化都能夠?qū)е轮行姆瓷洳ㄩL的漂移，光纖光柵周期的變化以及由此產(chǎn)生的彈光效應改變了有效折射率。因此，光纖光柵傳感技術就是通過檢測中心反射波長的變化就推導出應變的變化。
[0047]步驟S104，分析所計算的各測試點的張力強度的變化，根據(jù)分析結果在建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化。
[0048]本發(fā)明實施方式中，由于傳感器元件上的屬性變化是反應部署在待監(jiān)測建筑主體結構上光纖傳感器元件被均勻軸向拉伸的力度，可以定義為部署此傳感器元件的建筑結構體變形的情況。通過長時間的監(jiān)測，以及歷史的數(shù)據(jù)分析，我們可以得到這個主體結構因時間或外力的作用下，所承受的扭曲分裂情況。然后，利用已建立的建筑體模型中的色彩描繪控件、報警信息顯示控件和模型異常移位操作控件等方式描繪出相應墻體形狀的變化，以判斷出這個主體結構是否存在危險，達到預警的目的。其中，在建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化包括建筑的扭曲、主體結構的分裂、主體結構部件危險程度的描述和異常顏色描繪及啟動報警功能。其中，扭曲與分裂都是反映各建筑主體結構被破壞程度，但是是否扭曲或分裂要根據(jù)建筑材料來設置。
[0049]具體操作是，通過已建立的建筑體模型中控件的坐標和控件的長度屬性，來調(diào)節(jié)控件的位置與變形。對建筑體模型相應的主體結構進行顏色的描繪，并對這個模型各個結構體進行異常移位操作，使建筑模型能夠更形象的呈現(xiàn)出建筑可能隱藏的危險產(chǎn)生的效果，同時以顯眼的方式顯示報警信息，同時保存相應的報警日志。
[0050]因此，本發(fā)明的墻體形狀變化檢測方法，通過使用光纖拉力調(diào)節(jié)裝置使光纖傳感器元件成功部署在待監(jiān)測建筑主體結構上，利用所部署的光纖傳感器元件的傳感技術，在主要建筑強化墻體結構中對強化墻體上微量扭曲分裂信息進行檢測分析，直觀的顯示輸出建筑的隱藏危險，快速、靈活，解決對現(xiàn)有大型建筑體強化墻體結構變形隱藏危險預警難的問題。
[0051]另外，在本發(fā)明其它實施方式中，該墻體形狀變化檢測方法還包括:當檢測到所部署的光纖傳感器元件超過測試范圍時，調(diào)整與該光纖傳感器元件連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置對光纖進行拉線/放線操作；把超過測試范圍的光纖傳感器上所傳送的參數(shù)進行減/加調(diào)整。通過光纖拉力調(diào)節(jié)裝置光纖進行拉線/放線操作，有利于更好的保護部署在待監(jiān)測建筑主體結構處的光纖能正常使用。
[0052]具體說，本發(fā)明的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置是為了保護光纖不會因為拉力過大而造成光纖斷開設計的，通過光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，還可以對光纖拉力進行等級分析，如當光纖傳感器元件測試到的拉力超過某一等級，兩邊的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置會同步配合縮放一定長度的光纖，使光纖回復到正常狀態(tài)，此處的等級特征一般分為兩方面，一個是指部署的測試光纖的上下限值，定義為光纖的測試有效范圍，一般情況下是指光纖傳感器元件的測試范圍內(nèi)，比如說:某個光纖傳感器元件的測試范圍值為-1P至6P，那我們一般設置光纖上下限值為-0.8P至5P，最佳值為1P。當檢測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)達到5P時，我們就會調(diào)節(jié)光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，對光纖進行放線操作，使光纖的測試值達到IP的范圍，同時提升一個等級，如果采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)小于-0.8P時，我們就會調(diào)節(jié)光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，對光纖進行拉線操作，使光纖的測試值再次達到IP的范圍，同時降低一個等級。對于測試得到的數(shù)據(jù)，每升一個等級，就會對原來數(shù)據(jù)進行加5P的操作，相反，每降一個等級，都會對原來數(shù)據(jù)進行減5P的操作。
[0053]圖5所示為圖1中步驟S103的細化流程圖。
[0054]步驟S1031，對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù)。
[0055]通常，傳感系統(tǒng)是通過由至少兩個傳感器元件與傳感服務器通過光纖連接組成，本發(fā)明實施方式中，傳感器兀件為光纖光柵，作為傳感單兀，光纖光柵的結構只包括纖芯和包層，在研究光傳播過程，我們忽略外包層的影響，因這這個影響極其小。而光纖光柵一般是由石英材料制成，是理想的彈性體，遵循胡克定理，并且內(nèi)部沒有切應變。由紫外光引起的光敏折射率變化在光纖橫截面上均勻分布，并且這種光致折射率變化不影響光纖本身各向同性的特性，也就是說光纖光柵區(qū)仍然滿足彈性常數(shù)多重簡并的特點。
[0056]傳感器元件根據(jù)外界的因素來改變光在光纖介質(zhì)傳播過程的屬性；比如:由于外界的拉力作用，使光纖光柵的形狀發(fā)生改變，光在光纖傳播過程，光的中心波長發(fā)生漂移，使傳回到傳感服務器的光中心波長大于正常情況下測試的波長。本發(fā)明實施方式中，所有的光變量數(shù)據(jù)均是從光纖服務器中獲得。光纖服務器對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù)，其中的光變量數(shù)據(jù)包括AL和AU。其中，AL表示光纖的軸向伸縮量。AU表示由軸向拉伸引起的光纖直徑的變化。
[0057]步驟S1032，根據(jù)所獲得的光變量數(shù)據(jù)推導出波長變化。
[0058]S卩，根據(jù)AL和AU推導出波長變化。本發(fā)明實施方式中，可以通過公式:Δ λ=2Λ (A*AL+B*AU)獲得波長變化數(shù)據(jù)。公式中，Δ λ為波長變化，AL是由步驟S1031中獲得的光纖的軸向伸縮量，AU是由步驟S1031中獲得的由軸向拉伸引起的光纖直徑的變化，A表示彈光效應，B表示波導效應。其中的Α、B均屬于光纖的屬性。
[0059]步驟S1033，根據(jù)軸向向應變靈敏度公式和所推導出的波長變化計算出各測試點的張力強度。
[0060]本發(fā)明實施方式所計算出各測試點的張力強度是均勻軸向應力。均勻軸向應力是由對光纖光柵進行軸向拉伸或壓縮而產(chǎn)生，此時各向應力可表示為σ =-Ρ(Ρ是外加的壓強)，并且沒有切向應力。
[0061]本發(fā)明實施方式，軸向向應變靈敏度公式為:
[0062](Λ λ/λ) = (1-P)C;其中，入為光纖光柵的中心波長，C為介電常數(shù)，-P為向應力。
[0063]而光纖光柵中心波長λ=2ηΛ ;其中，η為有效折射率，A為光纖光柵周期。
[0064]由于向應力與張力強度是作用力和反作用力的關系，因此，根據(jù)軸向向應變靈敏度公式和所推導出的波長變化△ λ，能計算出各測試點的向應力-P，從而獲得各測試點的張力強度。
[0065]圖6所示為本發(fā)明的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)I的結構示意圖，其包括部署模塊11、模型構建模塊12、計算模塊13以及分析模塊14。
[0066]部署模塊11用于在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點。本發(fā)明實施方式中，待監(jiān)測建筑主體結構有些是四面墻結構，有些是兩面墻結構，有些是單面墻體結構。我們在部署傳感器元件時，是部署于非受力的墻面。具體說，是將至少兩個傳感器元件以及與傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置緊貼在待監(jiān)測建筑主體結構非受力的墻面，封閉固定。本發(fā)明實施方式中，傳感器7Π件為光纖光柵。
[0067]參閱圖7為本發(fā)明的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置的結構示意圖，其包括空心的主體1021，設置在主體1021上的光纖前出口 1022和光纖后出口 1023，設置在主體1021內(nèi)部的兩個同軸的光纖線圈軸1024，光纖線圈軸1024上均纏繞著光纖1025。
[0068]本發(fā)明實施方式中，光纖前出口 1022、光纖的后出口 1023分別設置了光纖保護管(圖中未標示)，用于防止光纖在拉動過程中由于角度變化過大而與設備發(fā)生過大摩擦，起到保護光纖和使光纖以固定方向出去的作用。又，光纖前出口 1022、光纖的后出口 1023分別可接兩個傳感器元件的一端，或連接另一個光纖拉力裝置的光纖前出口 /光纖后出口。監(jiān)控室內(nèi)主機上安裝的建筑監(jiān)控系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡對光纖拉力調(diào)節(jié)裝置進行等級上下限的設置，如果達到這些限值，裝置會自動調(diào)節(jié)光纖線圈軸1023轉動，達到對光纖1025的縮放功能。
[0069]由于光纖本身細小，對于大幅度的拉伸會對光纖造成斷開的情況，本發(fā)明提供了根據(jù)光纖拉伸張力來自動調(diào)節(jié)的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置。通過部署和設置光纖傳感器元件和光纖拉力調(diào)節(jié)裝置的參數(shù)，來達到自動對光纖長度進行靈活自我調(diào)節(jié)，使光纖測量建筑主體結構時可很好保護光纖的使用。
[0070]模型構建模塊12用于根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接。本發(fā)明實施方式中，構建建筑體模型可以采用監(jiān)控室內(nèi)主機上安裝的建筑監(jiān)控系統(tǒng)提供的組態(tài)方式建立建筑模型，也可以通過導入一個配置文件的方式來建立待監(jiān)測建筑的建筑體模型。待建筑體模型建立后，還需要對該建筑體模型的參數(shù)進行配置，使建筑模型與測試點進行關聯(lián)， 進而使建筑危險信息可以直觀的反饋在建筑體模型上。
[0071]計算模塊13用于根據(jù)光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算出待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度。由于本實施例中的傳感器元件是光纖光柵，因此本實施例是利用光纖光柵傳感技術來計算各測試點的張力強度。
[0072]本發(fā)明實施方式中，計算模塊13包括光感波參數(shù)分析單元131、波長變化推導單元132以及張力計算單元133 (參閱圖6)。其中，光感波參數(shù)分析單元131用于對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù)。波長變化推導單元132用于根據(jù)所獲得的光變量數(shù)據(jù)推導出波長變化。張力計算單元133用于根據(jù)軸向向應變靈敏度公式和所推導出的波長變化計算出各測試點的張力強度。
[0073]本發(fā)明實施方式中，光纖服務器對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù)ΔL和ΔU。其中，ΔL表示光纖的軸向伸縮量。ΔU表示由軸向拉伸引起的光纖直徑的變化。然后，根據(jù)ΔL和ΔU，由公式:Δ λ=2Λ (Δ*ΔL+B*ΔU)獲得波長變化數(shù)據(jù)Δ λ。其中，A表示彈光效應，B表示波導效應，均屬于光纖的屬性。最后，根據(jù)軸向向應變靈敏度公式(△ λ/λ) = (1-Ρ)C計算出各測試點的向應力-P，從而獲得各測試點的張力強度。
[0074]分析模塊14用于分析各測試點的張力強度的變化，根據(jù)分析結果在建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化。本發(fā)明實施方式中，在建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化包括建筑的扭曲、主體結構的分裂、主體結構部件危險程度的描述和異常顏色描繪及啟動報警功能。其中，扭曲與分裂都是反映各建筑主體結構被破壞程度，但是是否扭曲或分裂要根據(jù)建筑材料來設置。
[0075]另外，本發(fā)明其它實施方式中，該系統(tǒng)還包括光纖調(diào)整模塊以及參數(shù)調(diào)整模塊。其中，光纖調(diào)整模塊用于當檢測到所部署的光纖傳感器元件超過測試范圍時，調(diào)整與該光纖傳感器元件連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置對光纖進行拉線/放線操作。參數(shù)調(diào)整模塊用于把超過測試范圍的光纖傳感器上所傳送的參數(shù)進行減/加調(diào)整。
[0076]具體說，當光纖傳感器元件測試到的拉力超過某一等級，兩邊的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置會同步配合縮放一定長度的光纖，使光纖回復到正常狀態(tài)，此處的等級特征一般分為兩方面，一個是指部署的測試光纖的上下限值，定義為光纖的測試有效范圍，一般情況下是指光纖傳感器元件的測試范圍內(nèi)，比如說:某個光纖傳感器元件的測試范圍值為-1P至6Ρ，那我們一般設置光纖上下限值為-0.8Ρ至5Ρ，最佳值為1Ρ。當檢測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)達到5Ρ時，我們就會調(diào)節(jié)光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，對光纖進行放線操作，使光纖的測試值達到IP的范圍，同時提升一個等級，如果采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)小于-0.8Ρ時，我們就會調(diào)節(jié)光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，對光纖進行拉線操作，使光纖的測試值再次達到IP的范圍，同時降低一個等級。對于測試得到的數(shù)據(jù)，每升一個等級，就會對原來數(shù)據(jù)進行加5Ρ的操作，相反，每降一個等級，都會對原來數(shù)據(jù)進行減5Ρ的操作。
[0077]因此，本發(fā)明的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，通過部署模塊將光纖傳感器元件、光纖拉力調(diào)節(jié)裝置部署在待監(jiān)測建筑主體結構上，利用傳感技術能快速、靈活的檢測出建筑體強化墻體結構中的形狀變化，實現(xiàn)建筑體安全預警。
[0078]另外，本發(fā)明還提供了一種建筑物，該建筑物包括:建筑主體，以及對建筑主體進行安全監(jiān)測的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)。本發(fā)明實施方式中，該墻體形狀變化檢測系統(tǒng)的結構如圖6所示，此處不再贅述。
[0079]本發(fā)明的建筑物，通過所部署的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)對建筑主體進行安全檢測，減少自然災害和外力突變對結構的破壞，減少因此帶來的損失，保障城市安全，實現(xiàn)建筑體安全預警。
[0080]以上僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種墻體形狀變化檢測方法，其特征在于，包括: 在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點； 根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，所述測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接; 根據(jù)所述光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算出待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度；以及 分析所計算的各測試點的張力強度的變化，根據(jù)分析結果在所述建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化。
2.根據(jù)權利要求1所述的墻體形狀變化檢測方法，其特征在于，還包括: 當檢測到所部署的光纖傳感器元件超過測試范圍時，調(diào)整與該光纖傳感器元件連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置對光纖進行拉線/放線操作；以及 把超過測試范圍的光纖傳感器上所傳送的參數(shù)進行減/加調(diào)整。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的墻體形狀變化檢測方法，其特征在于，所述在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點具體包括將至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置緊貼在待監(jiān)測建筑主體結構非受力的墻面，封閉固定。
4.根據(jù)權利要求3所述的墻體形狀變化檢測方法，其特征在于，所述待監(jiān)測建筑主體結構為單面墻或至少兩面墻； 當待監(jiān)測建筑主體是單面墻時，各傳感器元件、光纖拉力調(diào)節(jié)裝置串行連接，呈“S”狀的蛇形部署在所述單面墻上，“S”狀的每一個拐角處均作為過渡區(qū)域，其上僅部署相應的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置進行過渡； 當待監(jiān)測建筑主體是至少兩面墻時，且兩面墻的相交部分墻體，交叉的部位墻體面角度過大時,所述相交部分墻體或角度過大的交叉的部位墻體作為過渡墻面,其上僅部署相應的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置進行過渡。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的墻體形狀變化檢測方法，其特征在于，根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，所述測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接具體包括所述建筑體模型與所述光纖服務器通過網(wǎng)絡連接，所述光纖服務器與所部署的光纖傳感器元件和光纖拉力裝置通過光纖連接。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的墻體形狀變化檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度具體包括: 對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù)； 根據(jù)所 獲得的光變量數(shù)據(jù)推導出波長變化；以及 根據(jù)軸向向應變靈敏度公式和所推導出的波長變化計算出各測試點的張力強度。
7.一種墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 部署模塊，用于在待監(jiān)測建筑主體結構上部署至少兩個傳感器元件以及與所述傳感器元件通過光纖連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置，形成測試點；模型構建模塊，用于根據(jù)待監(jiān)測建筑構建建筑體模型，所述測試點通過光纖服務器與構建的建筑體模型連接； 計算模塊，用于根據(jù)所述光纖服務器分析所部署的傳感器元件上的屬性變化獲得相應的光變量數(shù)據(jù)，計算出待監(jiān)測建筑主體結構上各測試點的張力強度；以及 分析模塊，用于分析各測試點的張力強度的變化，根據(jù)分析結果在所述建筑體模型上描繪出相應墻體形狀的變化。
8.根據(jù)權利要求7所述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 光纖調(diào)整模塊，用于當檢測到所部署的光纖傳感器元件超過測試范圍時，調(diào)整與該光纖傳感器元件連接的光纖拉力調(diào)節(jié)裝置對光纖進行拉線/放線操作；以及 參數(shù)調(diào)整模塊，用于把超過測試范圍的光纖傳感器上所傳送的參數(shù)進行減/加調(diào)整。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊包括: 光感波參數(shù)分析單元，用于對所部署的傳感器元件通過光纖傳回來的光感波參數(shù)進行分析，獲得對應的光變量數(shù)據(jù); 波長變化推導單元，用于根據(jù)所獲得的光變量數(shù)據(jù)推導出波長變化；以及張力計算單元，用于根據(jù)軸向向應變靈敏度公式和所推導出的波長變化計算出各測試點的張力強度。
10.根據(jù)權利要求7或8所述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖拉力調(diào)節(jié)裝置包括空心的主體，設置`在所述主體上的光纖前出口和光纖后出口，設置在所述主體內(nèi)部的兩個同軸的光纖線圈軸，所述光纖線圈軸上均纏繞著光纖。
11.一種建筑物，其特征在于，所述建筑物包括:建筑主體，以及對所述建筑主體進行安全監(jiān)測的如權利要求7至10任意一項所述的墻體形狀變化檢測系統(tǒng)。
【文檔編號】G01B11/16GK103604386SQ201310643785
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權日:2013年12月3日
【發(fā)明者】鄔志剛, 燕晉春 申請人:中安消技術有限公司