[实用新型]一种基于LORA+BIM技术的高层建筑SHM系统

说明书

本实用新型公开了一种基于LORA+BIM技术的高层建筑SHM系统，属于智慧建筑技术领域。包括LoRa数据采集与传输子系统、数据处理子系统、B I M可视化评估分析子系统，LoRa数据采集与传输子系统包括若干传感器、若干LoRa终端和LoRa网关，LoRa终端节点将采集到的信号经过LoRaWAN网络发送至LoRa网关，LoRa网关通过无线4G网络将所述数据发送到网络服务器，所述传感器通过串口与LoRa终端连接，若干LoRa终端对应一个LoRa网关，形成星形组网方式。本实用新型旨从无线数据采集、数据管理和监测信息可视化分析全流程一体化高层建筑SHM监控，对拓展LoRa技术在SHM领域的应用具有一定的意义。进行B I M二次开发建模结合结构模型分析，研究了其信息数据库存储和可视化方法，为高层建筑监测信息管理提供了思路。

技术领域

本实用新型涉及智慧建筑技术领域，具体为一种基于LORA+BIM技术的高层建筑SHM系统。

背景技术

近年来，随着我国经济的飞速发展，社会生产力和人民生活水平不断提高，城市化进程也不断加快。由于城市人口相对集中、市区建设用地供应紧张、人类对建筑结构的要求也日益多样化和复杂化，高层及超高层建筑能够有效利用土地资源、缓解城市用地紧张，同时也成为城市现代化的标志。据统计，我国拟建和已建超高层建筑(100m以上)接近5000幢。这些大型建筑物结构形式更加复杂，在施工建造至服役期间长达几十年甚至上百年，受到日常使用环境如环境侵烛、材料老化等的影响都不可避免地导致结构和系统的损伤累积和抗力衰减。若在风振、地震等灾害性荷载作用下结构更容易发生破坏，一旦发生灾害事故，将会造成巨大的生命与财产损失。因此，对这些大型建筑物进行结构健康监测SHM(Structural health monitoring)，及时发现结构的损伤，以及预测结构的性能变化，不仅能保证结构的正常运行，而且能保障人民的生命及财产安全，促进社会稳定，也为完善结构抗震设计方法提供理论支撑。SHM集成了传感器、通信、计算机、物联网、结构损失识别等技术，随着超高层建筑的兴起，高层结构健康监测也受到关注。

早期结构监测主要采用传统静态监测方法和有线传输技术，近年来无线传输与物联网技术得到应用。但是，传统有线传输技术安装耗时大、布线成本昂贵，对于特殊部位部署困难、覆盖范围有限，而其他传统无线通信方式(zigbee、蓝牙、WiFi、无线4G等)受复杂空间结构影响无商用网络环境下组网困难、长时间多台设备监测导致通信成本高，传输距离受限、维护困难等问题。此外，监测数据采集完成后，大多数研究并未充分利用监测数据来分析结构安全性，通常“只测不评”，未形成从采集端到用监测数据可视化评估全流程一体化的体系结构，造成数据利用率低的问题。

SHM已由传统监测方式发展为智能化监测，“互联网+”技术的运用初见端倪。目前高层建筑SHM的研究已取得了一定的成果，但存在以下几个方面的不足：

(1)大多研究单独集中在结构损伤识别、数据处理分析和传感器布置优化等方法上，对全流程一体化的健康监测系统的集成和开发研究较少；

(2)现阶段利用Zigbee、WiFi、6LoWPAN等标准的WSN来搭建SHM应用平台比较常见，而与所述无线通信技术相比，采用LoRa扩频通信技术会有更远的通信距离、更强的抗干扰性和更高的传输效能，在智慧农业、物流追踪以及智慧工业等领域得到了广泛应用，而采用LoRa标准的WSN实现SHM应用平台较为少见，目前对LoRa标准在SHM中的应用研宄正处于起步阶段；

(3)多数研究只关注监测数据获取和处理，监测信息可视化研究成果缺乏监测信息共享与交互机制，不能很好地发挥监测信息与其他项目参与方之间的协同效应。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于LORA+BIM技术的高层建筑SHM系统，该系统提供从无线传感器数据采集、数据管理和监测信息可视化分析全流一体化SHM监控设计方案，以解决背景技术存在的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：