本發(fā)明涉及建筑健康管理，尤其涉及一種超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

超高層建筑在全壽命過(guò)程(施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù))受各種不確定性自然環(huán)境因素(如臺(tái)風(fēng)和地震等)和人為因素(如戰(zhàn)爭(zhēng)和恐怖主義)影響，易出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降、豎向變形、材料老化腐蝕，使得結(jié)構(gòu)抵抗災(zāi)害的能力下降，發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致超高層建筑出現(xiàn)安全問(wèn)題(如幕墻墜落)。超高層建筑一旦發(fā)生安全問(wèn)題，突發(fā)性強(qiáng)，危害、影響極其嚴(yán)重。超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)是利用先進(jìn)傳感技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，監(jiān)測(cè)超高層建筑關(guān)鍵系統(tǒng)狀態(tài)，結(jié)合綜合評(píng)價(jià)模型和壽命預(yù)測(cè)模型，掌握超高層建筑整體的安全使用狀態(tài)，可有效保證超高層建筑施工和運(yùn)營(yíng)安全性。目前所使用的建筑健康管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，存在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不完整、系統(tǒng)不完善等問(wèn)題，中國(guó)專利cn201410125404.3公開(kāi)一種對(duì)建筑的梁、柱、墻體、樓板的內(nèi)部和外部相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，中國(guó)專利cn201010114575.8公開(kāi)一種重大建筑與橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)忽略了消防系統(tǒng)及維護(hù)系統(tǒng)對(duì)建筑安全、健康的運(yùn)營(yíng)的重要性。

超高層建筑全壽命周期綜合健康管理研究主要是側(cè)重在建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，主要的監(jiān)測(cè)對(duì)象及其參數(shù)主要包括：關(guān)鍵位置(如巨柱、核心筒、伸臂桁架、腰桁架、斜撐、塔冠和桅桿支座等)的應(yīng)力和應(yīng)變、塔樓的垂直度和豎向變形監(jiān)測(cè)、塔樓頂部的水平位移監(jiān)測(cè)、建筑的動(dòng)力特性、氣象環(huán)境參數(shù)(包括溫度、氣壓、濕度)和荷載監(jiān)測(cè)(風(fēng)速和風(fēng)向、地震等)。例如同濟(jì)大學(xué)的張其林教授課題組聯(lián)合香港理工大學(xué)(2015)開(kāi)發(fā)了一套結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于上海塔，主要是為施工和服役過(guò)程中的安全評(píng)價(jià)和常規(guī)維護(hù)提供信息，該系統(tǒng)主要是由一個(gè)主監(jiān)測(cè)站和11個(gè)子工作站組成，主要是面向混凝土蠕變監(jiān)測(cè)，主要的測(cè)量參數(shù)是受季節(jié)性溫度變化影響的建筑豎直方向上變形和特定點(diǎn)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)。韓國(guó)三星公司為目前世界上最高建筑物——迪拜的哈利法拉塔安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)被認(rèn)為是目前世界上對(duì)超高層建筑在施工和服役期間的最全面的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要功能包括：(1)監(jiān)測(cè)鋼筋混凝土鉆孔灌注樁及其加載于土壤之上的耗散；(2)監(jiān)測(cè)不對(duì)稱幾何形狀及非對(duì)稱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)導(dǎo)致的基礎(chǔ)沉降、核心墻和支撐柱豎直位移；(3)監(jiān)測(cè)重力載荷作用下的建筑垂直構(gòu)件的應(yīng)變和應(yīng)力；(4)施工過(guò)程中側(cè)向載荷(風(fēng)和地震)作用下的位移和動(dòng)態(tài)響應(yīng)；(5)不同強(qiáng)度風(fēng)載和地震載荷激勵(lì)下的數(shù)據(jù)采集。

盡管目前超高層建筑綜合健康管理在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)取得了一定成績(jī)，但仍然存在一些不足，主要體現(xiàn)在：(1)主要偏重于建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)超高層建筑其他系統(tǒng)如圍護(hù)系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的健康管理仍然處于起步階段；(2)缺乏全壽命管理，目前主要是集中在施工階段，施工階段的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目同運(yùn)營(yíng)階段的監(jiān)測(cè)仍然不能有機(jī)融合；(3)系統(tǒng)集成度還不高，數(shù)據(jù)處理的智能化程度還不夠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明設(shè)有超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)、超高層建筑圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、超高層建筑消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)；

所述超高層建筑圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)與綜合控制子系統(tǒng)、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、決策與維護(hù)子系統(tǒng)、多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)連接，用于超高層建筑外部圍護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括護(hù)欄、玻璃墻面等；

所述超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)與綜合控制子系統(tǒng)、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、決策與維護(hù)子系統(tǒng)與多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)連接，用于超高層建筑的重要結(jié)構(gòu)單元的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如巨柱、伸臂桁架、墻體等；

所述超高層建筑消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)與綜合控制子系統(tǒng)、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、決策與維護(hù)子系統(tǒng)及多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)連接，用于超高層建筑的消防系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)與圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、消防安全子系統(tǒng)與綜合控制子系統(tǒng)連接，用于對(duì)超高層建筑監(jiān)測(cè)所需的各種監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；

所述超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)與綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)與綜合控制子系統(tǒng)連接，用于根據(jù)綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行決策產(chǎn)生相應(yīng)預(yù)警或維護(hù)信息，并預(yù)測(cè)建筑的壽命；

所述超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)與圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、消防安全子系統(tǒng)、綜合控制子系統(tǒng)、決策與維護(hù)子系統(tǒng)連接，用于對(duì)來(lái)自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)比和加工，對(duì)數(shù)據(jù)做出評(píng)價(jià)，并將數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)給安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)。

所述超高層建筑綜合控制系統(tǒng)與超高層建筑圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、超高層建筑消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)連接、多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于執(zhí)行來(lái)自安全決策與維護(hù)系統(tǒng)的決策命令，管理傳感器網(wǎng)絡(luò)。

所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)包括用于建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的傳感器，所述傳感器包括強(qiáng)震儀、風(fēng)壓傳感器、風(fēng)速儀、氣象環(huán)境傳感器、加速度傳感器、傾斜儀、gps、應(yīng)力計(jì)、用于圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)的壓力計(jì)、震動(dòng)傳感器、用于消防監(jiān)測(cè)的氣體傳感器、溫度傳感器等。

所述建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括傳感器通道切換模塊、信號(hào)激勵(lì)與采集模塊、信號(hào)處理模塊、建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)與狀態(tài)評(píng)價(jià)模塊、第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、第一控制模塊等。

所述信號(hào)激勵(lì)與采集模塊，用于產(chǎn)生正弦波調(diào)制激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)功率放大后被加載至多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)上，用于對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和高速采集。

所述傳感器通道切換模塊，用于對(duì)多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)按照事先確定的掃查策略進(jìn)行多通道掃查。

所述信號(hào)處理模塊，用于對(duì)所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的傳感信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和篩選，并將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

所述建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)與狀態(tài)評(píng)價(jià)模塊，用于分析處理來(lái)自傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感信號(hào)，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)定量化測(cè)量。

所述第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)采集的傳感信號(hào)和建筑結(jié)構(gòu)定量化測(cè)量的結(jié)果。

所述第一控制模塊，用于控制所述建筑結(jié)構(gòu)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)及安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)之間的通信。

所述圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括：傳感器通道切換模塊、傳感信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、維護(hù)系統(tǒng)損傷診斷與狀態(tài)評(píng)估模塊、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及第二控制模塊。

所述傳感器通道切換模塊，用于對(duì)多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)按照事先確定的掃查策略進(jìn)行多通道掃查。

所述傳感信號(hào)采集模塊，用于采集所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)中的用于圍護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的傳感信號(hào)。

所述信號(hào)處理模塊，用于對(duì)所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的傳感信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和篩選，并將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

所述維護(hù)系統(tǒng)損傷診斷與狀態(tài)評(píng)估模塊，用于對(duì)采集的傳感信息進(jìn)行分析，根據(jù)事先存儲(chǔ)的基準(zhǔn)信息定量化給出圍護(hù)系統(tǒng)的健康狀況。

所述第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)采集的傳感信號(hào)和維護(hù)系統(tǒng)健康狀況定量化分析結(jié)果。

所述第二控制模塊，用于控制所述圍護(hù)健康監(jiān)控子系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)及安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)之間的通信。

所述消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括：傳感信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、消防診斷模塊、第三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及第三控制模塊。

所述傳感信號(hào)采集模塊，與多功能傳感網(wǎng)絡(luò)中氣體傳感器和溫度傳感器連接，用于溫度和co濃度等傳感信號(hào)的采集。

所述信號(hào)處理模塊。用于對(duì)所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的傳感信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和篩選，并將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

所述消防診斷模塊，用于對(duì)采集的傳感信息進(jìn)行對(duì)比，如果采集到的信息超過(guò)事先設(shè)定的閾值則產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)，并將預(yù)警信號(hào)及超過(guò)閾值的傳感器編號(hào)發(fā)送給第三控制模塊。

所述第三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)采集的傳感信號(hào)和預(yù)警信息及超過(guò)閾值的傳感器編號(hào)結(jié)果。

所述第三控制模塊，用于控制所述消防監(jiān)控子系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)及安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)之間的通信。

所述超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)包括：評(píng)價(jià)指標(biāo)體系模塊、評(píng)價(jià)方法模塊、結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫(kù)、專家數(shù)據(jù)庫(kù)、第四數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及第四控制模塊組成。

所述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系模塊，用于提取出對(duì)應(yīng)于不同監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

所述評(píng)價(jià)方法模塊，利用存儲(chǔ)在專家數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)和采集的數(shù)據(jù)，運(yùn)用事先存儲(chǔ)的評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)采集數(shù)據(jù)指標(biāo)，給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

所述結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，是事先存儲(chǔ)的根據(jù)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)確定的評(píng)價(jià)超高層建筑各種指標(biāo)的模型。

所述專家數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)的專家、專家給出的評(píng)價(jià)結(jié)果和不同專家給出的數(shù)據(jù)權(quán)重。

所述第四數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)、專家數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫(kù)。

所述第四控制模塊，用于控制綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)及決策與維護(hù)子系統(tǒng)之間的通訊。

所述超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的綜合控制子系統(tǒng)包括：內(nèi)部總線控制模塊、中央處理器、外部接口與傳輸模塊、傳感器網(wǎng)絡(luò)管理模塊及電源管理模塊。

所述內(nèi)部總線控制模塊，用于控制與圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)及消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信。

所述中央處理器，用于數(shù)據(jù)處理及控制綜合控制子系統(tǒng)的各個(gè)模塊。

所述外部接口與傳輸模塊，用于控制子系統(tǒng)與超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)之間的通信。

所述傳感器網(wǎng)絡(luò)管理模塊，用于根據(jù)中央處理器發(fā)來(lái)的信息管理綜合傳感器網(wǎng)絡(luò)。

所述電源管理模塊，由降壓和整流模塊組成，輸入電壓為380v工業(yè)電壓，輸出為3.7v、5v、12v、36v直流和交流電壓，用于為超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)及模塊供電。

所述超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)包括：超高層建筑性能決策模塊、超高層建筑安全預(yù)警模塊、超高層建筑壽命預(yù)測(cè)模塊、第五數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及超高層建筑維修維護(hù)模塊。

所述超高層建筑性能決策模塊，用于根據(jù)綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)建筑性能給出決策，并將決策信息發(fā)送給安全預(yù)警模塊和建筑壽命預(yù)測(cè)模塊。

所述超高層建筑安全預(yù)警模塊，用于根據(jù)決策信息產(chǎn)生安全預(yù)警信號(hào)。

所述超高層建筑壽命預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)決策信息預(yù)測(cè)建筑的壽命。

所述第五數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)建筑性能決策模塊產(chǎn)生的決策信息、壽命預(yù)測(cè)模塊產(chǎn)生的預(yù)測(cè)信息及維修維護(hù)模塊產(chǎn)生的維修維護(hù)信息。

所述超高層建筑維修維護(hù)模塊，用于根據(jù)建筑安全預(yù)警模塊和壽命預(yù)測(cè)模塊產(chǎn)生維修維護(hù)信息。

本發(fā)明提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)，包括高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)、超高層建筑圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、超高層建筑建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、超高層建筑消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)及多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)七部分組成，具有集成度高、數(shù)據(jù)處理智能化、監(jiān)測(cè)信息全面等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的超高層建筑建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的超高層建筑圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的超高層建筑消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的超高層建筑安全決策與維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫鉃?，此處所描述的具體實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明一般性的原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了本發(fā)明的部分而非全部?jī)?nèi)容。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。參見(jiàn)圖1，所述超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)包括：多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120、圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140、超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160、超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170。

所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110，與建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120、圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140及超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150連接，用于采集建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120、圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，由超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150直接控制。

所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110，由多種傳感器組成包括：用于建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的強(qiáng)震儀、風(fēng)壓傳感器、風(fēng)速儀、氣象環(huán)境傳感器、加速度傳感器、傾斜儀、gps、應(yīng)力計(jì)，用于圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)的壓力計(jì)、震動(dòng)傳感器，用于消防監(jiān)測(cè)的氣體傳感器、溫度傳感器。

所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110的安裝，風(fēng)速儀、氣象環(huán)境傳感器、gps安裝在超高層建筑的頂端，強(qiáng)震儀安裝在地下室結(jié)構(gòu)最底層底板內(nèi)，風(fēng)壓傳感器、震動(dòng)傳感器安裝在圍欄、比例幕墻等表面結(jié)構(gòu)上，應(yīng)力計(jì)安裝在巨柱、核心筒、伸臂桁架、腰桁架、斜撐、塔冠、桅桿基座等受力較大的結(jié)構(gòu)之上，加速度傳感器、傾斜儀應(yīng)均勻分布在超高層建筑之上，如每隔10層安裝一個(gè)，氣體傳感器、用于消防的溫度傳感器則分布在建筑內(nèi)部每個(gè)易發(fā)生火災(zāi)的位置。

建筑結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)子系統(tǒng)120，與多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160、超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150連接，接收多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110采集的信息，發(fā)送給超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160和超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150，接收來(lái)自超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150的控制信息，控制多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110。

圍護(hù)健康檢測(cè)子系統(tǒng)130，與多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160、高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150連接，接收多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110采集的信息，發(fā)送給超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160和超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150，接收來(lái)自超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150的控制信息，控制多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110。

消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140，與多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160、超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150連接，接收多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110采集的信息，發(fā)送給超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160和超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150，接收來(lái)自超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150的控制信息，控制多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110。

超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150，與多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120、圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140、超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160連接，接收建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120、圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140通過(guò)多功能傳感器110采集的信息，并對(duì)其進(jìn)行控制，控制信息來(lái)自超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)和超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)。

超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160，與建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120、圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140、超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170、超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150連接，負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120、圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140信息分析對(duì)比，建立評(píng)價(jià)體系，并把評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)送給超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150和超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170。

超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170，與超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150、超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160連接，接收來(lái)自超高層建筑綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160的評(píng)價(jià)結(jié)果，產(chǎn)生決策或維護(hù)命令，并把命令發(fā)送給超高層建筑綜合控制子系統(tǒng)150。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120，參見(jiàn)圖2，所述超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120包括：傳感器通道切換模塊122、信號(hào)激勵(lì)與采集模塊121、信號(hào)處理模塊123、建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)與狀態(tài)評(píng)價(jià)模塊124、第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊125、第一控制模塊126。

所述信號(hào)激勵(lì)與采集模塊121，用于產(chǎn)生正弦波調(diào)制激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)功率放大后被加載至多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)上，用于對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和高速采集。

所述信號(hào)激勵(lì)與采集模塊121，產(chǎn)生頻率范圍為50～500khz，幅值范圍為-5～5v的五波峰正弦調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大器后，信號(hào)幅值可達(dá)到-70～70v。產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)由所述傳感器通道切換模塊122加載到傳感器網(wǎng)絡(luò)中的壓電傳感器上作為激勵(lì)信號(hào)，然后對(duì)傳感器網(wǎng)路中的其他傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和高速采集。所述高速采集采用模擬觸發(fā)模式，采集頻率為20mhz，每次可采集20000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

所述傳感器通道切換模塊122，用于對(duì)多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110按照事先確定的掃查策略進(jìn)行多通道掃查。

所述傳感器通道切換模塊122，最高可承受1000v的電壓，擁有512個(gè)獨(dú)立i/o口，根據(jù)事先確定的掃查策略，選擇每次信號(hào)激勵(lì)和采集的激勵(lì)和傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器的多通道掃查。

所述信號(hào)處理模塊123，用于對(duì)所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110采集的傳感信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和篩選，并將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊125。

所述建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)與狀態(tài)評(píng)價(jià)模塊124，用于分析處理來(lái)自傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感信號(hào)，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)定量化測(cè)量。

所述第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊125，用于存儲(chǔ)采集的傳感信號(hào)和建筑結(jié)構(gòu)定量化測(cè)量的結(jié)果。

所述第一控制模塊126，用于控制所述建筑結(jié)構(gòu)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120內(nèi)的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)150、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160及安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170之間的通信。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130結(jié)構(gòu)圖，參見(jiàn)圖3，所述圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130包括：傳感器通道切換模塊131、傳感信號(hào)采集模塊132、信號(hào)處理模塊133、維護(hù)系統(tǒng)損傷診斷與狀態(tài)評(píng)估模塊134、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊135及第二控制模塊136。

所述傳感器通道切換模塊131，用于對(duì)多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110按照事先確定的掃查策略進(jìn)行多通道掃查。

所述傳感信號(hào)采集模塊132，用于采集所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)中的震動(dòng)傳感器和風(fēng)壓傳感器的傳感信號(hào)。

所述信號(hào)處理模塊133，用于對(duì)所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110采集的傳感信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和篩選，并將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊135。

所述圍護(hù)系統(tǒng)損傷診斷與狀態(tài)評(píng)估模塊134，用于對(duì)采集的傳感信息進(jìn)行分析，根據(jù)事先存儲(chǔ)的基準(zhǔn)信息定量化給出圍護(hù)系統(tǒng)的健康狀況。

所述第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊135，用于存儲(chǔ)采集的傳感信號(hào)和維護(hù)系統(tǒng)健康狀況定量化分析結(jié)果。

所述第二控制模塊136，用于控制所述圍護(hù)健康監(jiān)控子系統(tǒng)130內(nèi)的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)150、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160及安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170之間的通信。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140，參見(jiàn)圖4，所述消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140包括：傳感信號(hào)采集模塊141、信號(hào)處理模塊142、消防診斷模塊143、第三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊144及第三控制模塊145。

所述傳感信號(hào)采集模塊141，與多功能傳感網(wǎng)絡(luò)110中氣體傳感器和溫度傳感器連接，用于溫度和co濃度等傳感信號(hào)的采集。

所述信號(hào)處理模塊142。用于對(duì)所述多功能傳感器網(wǎng)絡(luò)110采集的傳感信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和篩選，并將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述第三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊144。

所述消防診斷模塊143，用于對(duì)采集的傳感信息進(jìn)行對(duì)比，如果采集到的信息超過(guò)事先設(shè)定的閾值則產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)，并將預(yù)警信號(hào)及超過(guò)閾值的傳感器編號(hào)發(fā)送給第三控制模塊。

所述第三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊144，用于存儲(chǔ)采集的傳感信號(hào)和預(yù)警信息及超過(guò)閾值的傳感器編號(hào)結(jié)果。

所述第三控制模塊145，用于控制所述消防監(jiān)控子系統(tǒng)140內(nèi)的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)150、綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160及安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170之間的通信。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160，參見(jiàn)圖5，所述綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160包括：評(píng)價(jià)指標(biāo)體系模塊161、評(píng)價(jià)方法模塊162、結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫(kù)163、專家數(shù)據(jù)庫(kù)164、第四數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊165及第四控制模塊166組成。

所述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系模塊161，用于提取出對(duì)應(yīng)于不同監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

所述評(píng)價(jià)方法模塊162，利用存儲(chǔ)在專家數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和采集的數(shù)據(jù)，運(yùn)用事先存儲(chǔ)的評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)指標(biāo)，給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

所述結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫(kù)163，是事先存儲(chǔ)的根據(jù)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)確定的評(píng)價(jià)超高層建筑各種指標(biāo)的模型。

所述專家數(shù)據(jù)庫(kù)164，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)的專家、專家給出的評(píng)價(jià)結(jié)果和不同專家給出的數(shù)據(jù)權(quán)重。

所述第四數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊165，用于存儲(chǔ)評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)、專家數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫(kù)。

所述第四控制模塊166，用于控制綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160的各個(gè)模塊，并實(shí)現(xiàn)與綜合控制子系統(tǒng)150及決策與維護(hù)子系統(tǒng)170之間的通訊。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的綜合控制子系統(tǒng)150，參見(jiàn)圖6，所述綜合控制子系統(tǒng)150包括：內(nèi)部總線控制模塊151、中央處理器152、外部接口與傳輸模塊153、傳感器網(wǎng)絡(luò)管理模塊154及電源管理模塊155。

所述內(nèi)部總線控制模塊151，用于控制與圍護(hù)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)130、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)120及消防監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)140之間的數(shù)據(jù)通信。

所述中央處理器152，用于數(shù)據(jù)處理及控制綜合控制子系統(tǒng)150的各個(gè)模塊。

所述外部接口與傳輸模塊153，用于綜合控制子系統(tǒng)150與超高層建筑安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)之間的通信。

所述傳感器網(wǎng)絡(luò)管理模塊154，用于根據(jù)中央處理器152發(fā)來(lái)的信息管理綜合傳感器網(wǎng)絡(luò)110。

所述電源管理模塊155，由降壓和整流模塊組成，輸入電壓為380v工業(yè)電壓，輸出為3.7v、5v、12v、36v直流和交流電壓，用于為超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)及模塊供電。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高層建筑綜合健康管理系統(tǒng)中的安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170，參見(jiàn)圖7，所述安全決策與維護(hù)子系統(tǒng)170包括：超高層建筑性能決策模塊171、超高層建筑安全預(yù)警模塊172、超高層建筑壽命預(yù)測(cè)模塊173、第五數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊174及超高層建筑維修維護(hù)模塊175。

所述超高層建筑性能決策模塊171，用于根據(jù)綜合評(píng)價(jià)子系統(tǒng)160的評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)建筑性能給出決策，并將決策信息發(fā)送給安全預(yù)警模塊172和建筑壽命預(yù)測(cè)模塊173。

所述超高層建筑安全預(yù)警模塊172，用于根據(jù)決策信息產(chǎn)生安全預(yù)警信號(hào)。

所述超高層建筑壽命預(yù)測(cè)模塊173，用于根據(jù)決策信息預(yù)測(cè)建筑的壽命。

所述第五數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊174，用于存儲(chǔ)建筑性能決策模塊171產(chǎn)生的決策信息、壽命預(yù)測(cè)模塊173產(chǎn)生的預(yù)測(cè)信息及維修維護(hù)模塊175產(chǎn)生的維修維護(hù)信息。

所述超高層建筑維修維護(hù)模塊175，用于根據(jù)建筑安全預(yù)警模塊172和壽命預(yù)測(cè)模塊173產(chǎn)生維修維護(hù)信息。