【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及建筑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)，尤其涉及一種用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、在評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性時(shí)，振動(dòng)速度和傾斜角度是兩個(gè)重要指標(biāo)。如果建筑物的振動(dòng)超過所容許的閾值，就可能會(huì)發(fā)生一系列的損壞，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致主要承重構(gòu)件產(chǎn)生疲勞和超應(yīng)力問題，進(jìn)而危及建筑物的安全；而當(dāng)建筑物傾斜角度超過一定限度時(shí)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會(huì)受到威脅。因此，監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的傾角以及振動(dòng)速度對(duì)于房屋安全管理工作來說至關(guān)重要。
2、然而，目前現(xiàn)有測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)功能單一，往往只能監(jiān)測(cè)傾角或者振動(dòng)速度其中一個(gè)參數(shù)，若想同時(shí)監(jiān)測(cè)這兩個(gè)指標(biāo)則需要安裝使用兩種傳感器，不僅增加現(xiàn)場(chǎng)安裝人員工作量，也會(huì)極大的增加房屋安全監(jiān)測(cè)成本。此外在測(cè)量?jī)A角時(shí)，目前的傾角計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)容易受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或者人為破壞，因此會(huì)影響最終的測(cè)量精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述提出的至少一個(gè)技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法及裝置。
2、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，所述方法包括：
3、當(dāng)復(fù)合測(cè)量裝置振動(dòng)喚醒后，接收mems加速度傳感器高頻采集的加速度數(shù)據(jù)和溫度傳感器采集的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)加速度數(shù)據(jù)繪制加速度隨時(shí)間的變化曲線；
4、對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行分段，對(duì)每段曲線進(jìn)行積分后得到多段速度曲線，匯總后得到完整的速度曲線；對(duì)完整的速度曲線進(jìn)行去平移項(xiàng)處理，根據(jù)處理后的速度曲
5、根據(jù)加速度數(shù)據(jù)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的傾角，利用環(huán)境溫度數(shù)據(jù)對(duì)傾角進(jìn)行修正，得到實(shí)際傾角值；
6、將最大速度和實(shí)際傾角值作為測(cè)量結(jié)果一并輸出。
7、優(yōu)選地，所述利用環(huán)境溫度數(shù)據(jù)對(duì)傾角進(jìn)行修正，得到實(shí)際傾角值，包括：
8、設(shè)置多組溫度數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)，通過溫度試驗(yàn)獲取不同溫度和角度下的實(shí)際傾角值，得到數(shù)據(jù)集；其中，實(shí)驗(yàn)角度范圍為[-10°，10°]，實(shí)驗(yàn)溫度范圍為[-60℃，60℃]；實(shí)驗(yàn)時(shí)角度間隔為0.5°，溫度間隔為5℃；
9、將數(shù)據(jù)集輸入至基于遺傳算法訓(xùn)練得到的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型中，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型不斷細(xì)化角度間隔和溫度間隔，直至角度間隔為0.001°，溫度間隔為0.1℃時(shí)，得到細(xì)化后的不同溫度和角度所對(duì)應(yīng)的實(shí)際傾角值，以建立不同溫度、角度與實(shí)際傾角值的映射關(guān)系表；
10、根據(jù)測(cè)量的建筑結(jié)構(gòu)的傾角和環(huán)境溫度，在映射關(guān)系表中匹配建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際傾角值。
11、優(yōu)選地，所述對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行分段，對(duì)每段曲線進(jìn)行積分后得到多段速度曲線，包括：
12、對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行去趨勢(shì)項(xiàng)處理：
13、ai＝ai-b1+b2iδt；
14、
15、式中，ai為采集到的第i個(gè)樣本的原始加速度，i＝1,2,...n，n為樣本長(zhǎng)度；b1、b2為擬合系數(shù)，δt為采樣間隔時(shí)間；k為去趨勢(shì)項(xiàng)處理中的采樣點(diǎn)數(shù)量，滿足k＝1,2,...n，ai為去趨勢(shì)項(xiàng)后的加速度數(shù)據(jù)；
16、根據(jù)去趨勢(shì)項(xiàng)后的加速度數(shù)據(jù)繪制新的加速度隨時(shí)間的變化曲線并進(jìn)行分段，對(duì)每段曲線進(jìn)行積分后得到多段速度曲線：
17、
18、式中，vj表示積分后得到的速度曲線，j表示一段曲線積分中所包含的數(shù)據(jù)量，共有n個(gè)，滿足j＝1,2,...n。
19、優(yōu)選地，所述對(duì)完整的速度曲線進(jìn)行去平移項(xiàng)處理，包括：
20、對(duì)完整的速度曲線中每個(gè)速度數(shù)據(jù)進(jìn)行去平移項(xiàng)處理：
21、
22、式中，v表示去平移項(xiàng)后的速度數(shù)據(jù)，v表示去平移項(xiàng)前的速度數(shù)據(jù)。
23、優(yōu)選地，在所述對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行去趨勢(shì)項(xiàng)處理之后，還包括：
24、對(duì)去趨勢(shì)項(xiàng)后新得到的加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行傅里葉變換，得到頻譜曲線；
25、基于頻譜曲線輸出最大幅值對(duì)應(yīng)的頻率，根據(jù)最大幅值對(duì)應(yīng)的頻率確定頻率變化情況，根據(jù)頻率變化情況評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)的受損情況。
26、優(yōu)選地，在所述將最大速度和實(shí)際傾角值作為測(cè)量結(jié)果一并輸出之后，還包括：
27、當(dāng)監(jiān)測(cè)到所述最大速度超過預(yù)設(shè)的振動(dòng)速度閾值，或建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際傾角值超過預(yù)設(shè)的傾角閾值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警提示。
28、第二方面，本專利技術(shù)還提供一種用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量裝置，用于實(shí)現(xiàn)如第一方面中任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，所述裝置包括：
29、底盤與保護(hù)外殼；所述保護(hù)外殼與所述底盤為卡扣連接，且在所述保護(hù)外殼的連接處設(shè)有防水圈；
30、所述保護(hù)外殼圓周上設(shè)有若干定位安裝槽，且呈均勻分布；
31、所述底盤內(nèi)設(shè)有控制主板、電池與傳感器組；
32、所述電池用于為復(fù)合測(cè)量裝置供電；
33、所述控制主板用于生成控制指令以控制傳感器組采集數(shù)據(jù)，所述傳感器組包括mems加速度傳感器及溫度傳感器；所述mems加速度傳感器用于高頻采集建筑結(jié)構(gòu)的加速度數(shù)據(jù)，所述溫度傳感器用于采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)；其中，
34、所述mems加速度傳感器中部署有邊緣算法，所述邊緣算法用于根據(jù)加速度數(shù)據(jù)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)速度，還用于根據(jù)所述加速度數(shù)據(jù)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的傾角，并利用所述環(huán)境溫度數(shù)據(jù)對(duì)所述傾角進(jìn)行修正。
35、優(yōu)選地，所述裝置還包括振動(dòng)喚醒單元，用于在監(jiān)測(cè)到建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，自動(dòng)喚醒復(fù)合測(cè)量裝置。
36、優(yōu)選地，所述保護(hù)外殼上嵌有指示燈；所述指示燈包括狀態(tài)燈、爆閃燈以及充電燈；
37、所述狀態(tài)燈用于在復(fù)合測(cè)量裝置處于不同的工作狀態(tài)下顯示不同顏色；
38、所述爆閃燈用于通過頻閃進(jìn)行報(bào)警提示；
39、所述充電燈用于顯示充電狀態(tài)。
40、優(yōu)選地，所述底盤中還設(shè)有對(duì)外接口，包括sim卡槽以及type-c口；所述對(duì)外接口用于外接蓄電池、充電寶或太陽能板
41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果在于：
42、1)本專利技術(shù)提供的復(fù)合監(jiān)測(cè)方法，可以同時(shí)測(cè)量?jī)A角和振動(dòng)速度兩個(gè)參數(shù)，相對(duì)于現(xiàn)有的需要設(shè)置不同設(shè)備來分別測(cè)量這兩個(gè)參數(shù)的方式來說，本專利技術(shù)能夠集成復(fù)合測(cè)量功能，使用方便且降低了測(cè)量成本。
43、2)本專利技術(shù)在測(cè)量振動(dòng)速度時(shí)，通過先對(duì)加速度變化曲線進(jìn)行去趨勢(shì)項(xiàng)處理，通過曲線分為多段積分，通過盡可能小的采樣間隔降低了積分誤差；最后通過對(duì)得到的完整速度曲線進(jìn)行去平移項(xiàng)處理，以消除平移項(xiàng)帶來的積分誤差，大大提升了振動(dòng)速度的測(cè)量精度。通過采用環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的傾角進(jìn)行修正，可彌補(bǔ)現(xiàn)有傾角計(jì)無法測(cè)環(huán)境溫度的不足，提高了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)傾角的測(cè)量精度。
44、3)本專利技術(shù)在對(duì)加速度變化曲線進(jìn)行去趨勢(shì)項(xiàng)處理后，通過傅里葉變換得到頻譜曲線；基于頻譜曲線輸出最大幅值對(duì)應(yīng)的頻率，根據(jù)最大幅值對(duì)應(yīng)的頻率確定頻率變化情況，根據(jù)頻率變化情況評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)的受損情本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述利用環(huán)境溫度數(shù)據(jù)對(duì)傾角進(jìn)行修正，得到實(shí)際傾角值，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行分段，對(duì)每段曲線進(jìn)行積分后得到多段速度曲線，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)完整的速度曲線進(jìn)行去平移項(xiàng)處理，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，在所述對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行去趨勢(shì)項(xiàng)處理之后，還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，在所述將最大速度和實(shí)際傾角值作為測(cè)量結(jié)果一并輸出之后，還包括：
7.一種用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量裝置，用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置還包括振動(dòng)喚醒單元，用于在監(jiān)測(cè)到建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，自動(dòng)喚醒復(fù)合測(cè)量裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量裝置，其特征在于，所述保護(hù)外殼上嵌有指示燈；所述指示燈包括狀態(tài)燈、爆閃燈以及充電燈；
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量裝置，其特征在于，所述底盤中還設(shè)有對(duì)外接口，包括SIM卡槽以及Type-C口；所述對(duì)外接口用于外接蓄電池、充電寶或太陽能板。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述利用環(huán)境溫度數(shù)據(jù)對(duì)傾角進(jìn)行修正，得到實(shí)際傾角值，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行分段，對(duì)每段曲線進(jìn)行積分后得到多段速度曲線，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)完整的速度曲線進(jìn)行去平移項(xiàng)處理，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在于，在所述對(duì)加速度隨時(shí)間的變化曲線進(jìn)行去趨勢(shì)項(xiàng)處理之后，還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)傾角與振動(dòng)速度的復(fù)合測(cè)量方法，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何欽，楊靜怡，張記峰，張星偉，吳桐，陳大江，周聰，林悅銘，劉玥，宋漢斌，梅昀，嚴(yán)峰，張雨其，朱恒杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)總站有限公司，
類型：發(fā)明
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