[发明专利]土木工程偶发状态监测数据采集方法、存储介质、网关和系统

说明书

本发明公开了土木工程偶发状态监测数据采集方法、存储介质、网关和系统，方法包括以下步骤中的一种或者多种：基于采集到的土木工程的物理性能数据，确定是否满足偶发状态条件，若满足偶发状态条件，则提高所述物理性能数据的采集频率；同时若满足偶发状态条件则以时间‑频率关系为远低近高的形式，动态覆盖保存采集的物理性能数据并向服务器传输，否则低频向服务器传输；另外若不满足偶发状态条件则以时间‑频率关系为远低近高的形式截取采集的物理性能数据，作为需要存储的有效数据。本发明在有效捕捉偶发状态数据的同时又不产生过多占用存储资源的冗余监测数据的目的，对土木工程进行判断、为紧急预案的发布提供科学、直接的技术手段。

技术领域

本发明涉及土木工程健康监测领域数据，尤其涉及土木工程偶发状态监测数据采集方法、存储介质、网关和系统。

背景技术

土木工程健康监测(Civil Engineering Health Monitoring，简称CEHM)技术是用探测到的对象响应，结合系统的特性分析，来获取土木工程对象各项物理性能指标并评价其完好性、损伤的严重性以及定位损伤位置。其基本思想是通过测量土木工程对象在超常荷载前后的响应来推断其特性的变化，进而探测和评价损伤情况，或者通过持续监测来发现对象性能的长期退化。

CEHM技术可以用最少的人力来实现对工程对象自动、连续的监测和观察。例如可监测工程对象在地震或者爆炸下的损伤，或者监测其在周围环境以及人的活动下的短期或长期损伤。这些信息可以为土木工程监测对象的安全评估提供重要参考，也可以用于维护以及对其剩余使用寿命的评估。

土木工程健康监测系统包括以下几个部分：(1)传感系统，主要通过传感器将待测的物理量转变为电信号。(2)数据采集和处理系统，一般安装于待测结构中，采集传感系统的数据并进行初步处理。(3)通讯系统，将采集并处理过的数据传输到监控信息中心。(4)监控信息中心和报警设备，利用具备诊断功能的软硬件对接收到的数据进行诊断，判断损伤的发生、位置、程度，对结构健康状况做出评估，如发现异常，发出报警信息，为技术人员提供分析的基础数据。

其中数据采集及处理系统尤为重要。数据采集系统的设计一般根据健康监测的具体要求，结合传感器的性能指标、信号特征和结构响应特点来决定。系统的硬件设备包括安装在建筑物上的各类放大调理器、传输光缆及计算机等，主要是对传感器信号进行采集、数据传输和存储；而系统软件则主要是完成数据的分析与处理。

目前结构健康监测实施过程中，采集各物理量的传感器体系(应力、温度、变形、加速度等)拥有各自的采样频率，并且基本以固定的采集频率和发送频率不间断的向服务器或云端传送数据信息。

数据采集中的一个重要问题是数据采样频率和数据存储数量。传统的采集传输工作方式，若以高频率进行采集，将对数据采集系统的硬件性能的要求非常高，导致系统造价大幅度提高，在遭遇偶发事件(地震、火灾、洪水、飓风、滑坡、交通荷载等情况)前后很长的空挡时间，所采集的冗余数据，大多没有什么实际利用价值，但却会消耗大量的能源、网络及存储资源；若以高频率进行采集，将使采集的数据不能真实反映结构的动态特性，在遭受偶发状态时又不能及时有效地采集存储关键信息，以致影响对土木工程监测对象的评估。因此，要根据结构物理量动态响应的频响范围确定采样频率，且所有传感器的信号应同步采集或间隔同步采集。