老旧房屋纠偏监测系统及施工调控方法与流程

本发明属于老旧房屋修复，特别涉及老旧房屋纠偏监测系统及施工调控方法。

背景技术：

1、山区房屋受强降雨影响，山体产生滑移，致使房屋受到产生不同程度的沉降和倾斜，其倾斜量超出设计规定值则无法满足安全居住要求，需要对其进行房屋基础加固及房屋纠偏，从而恢复其安全居住使用功能。工程建筑物从加固施工开始到竣工，以及加固完成后很长一段时间，沉降变形是不可避免的。如果变形在一定的限度之内属正常现象，但一旦超过某一限度，就会危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工和运营期间，必须对建筑物进行安全监测，以便及时掌握变形情况，发现问题，采取措施，保证建筑物从施工开始到运营期间均安全有效。

2、基于此，公开号为cn110006482b的中国专利公开了一种老旧房屋安全性监测方法，通过倾斜传感器和沉降传感器联合对老旧房屋进行倾斜监测，并得到沉降值，采用数据传输系统将监测结果发送至服务器完成监测预警。但是在该方案中，并未提及如何对房屋的纠偏问题，而常规的纠偏过程是采用人工对每个千斤顶打压，以纠正房屋的倾斜和沉降，但是现有技术中并未公开如何确定每个千斤顶的顶升高度，由于在进行纠偏过程中需要用到多组千斤顶，因此，需要预先确定好每个千斤顶的顶升高度，才能保证在纠偏过程中避免对建筑构成二次损伤。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中在房屋纠偏时无法确定每个千斤顶的顶升高度的缺陷，提供老旧房屋纠偏监测系统及施工调控方法。

2、本发明的第一方面，提供了一种老旧房屋纠偏监测系统，包括：

3、安全监测子系统，包含多个安全监测传感器，布设在待监测建筑的特定部位进行实时监测；

4、数据中转模块，与所述安全监测子系统连接，实时获取所述安全监测传感器的监测数据，并将安全监测传感器的监测数据作为建模参数；

5、模型构建模块，基于房屋加固项目计划构建房屋所需加固的三维场景，以及基于建模参数构建待监测建筑的三维模型，并基于三维模型构建已纠偏模型，将所述三维模型和已纠偏模型均放置在所述三维场景内，形成可视化监测主体；

6、预警模块，内置了阈值设定单元，所述预警模块通过阈值设定单元设定安全监测传感器的多个阈值，并基于多个阈值进行分级预警；

7、纠偏系统，分别与所述安全监控子系统和模型构建模块连接，实时获取所述安全监测传感器的监测数据，基于所述安全监测传感器的监测数据对房屋进行加固纠偏，并将加固纠偏状态在可视化监测主体上实时显示；

8、所述纠偏系统包括控制模块和纠偏组件，所述纠偏组件包括多个液压千斤顶，每个液压千斤顶分别与所述控制模块连接，所述控制模块包括定位单元和顶升控制单元；

9、所述定位单元基于三维模型构建三维坐标系，并基于建筑类型设计每个所述液压千斤顶的坐标，所述定位单元还基于安全监测传感器的监测数据构建第一加固平面和第二加固平面，所述第一加固平面为经过待监测建筑最高点的水平面，所述第二加固平面为经过待监测建筑顶部最低点的水平面；所述顶升控制单元以第一方向为基准转轴调整建筑第一垂直度，使得建筑与第一方向垂直，以及以第二方向为基准转轴调整建筑第二垂直度，使得建筑与第二方向垂直；所述第一方向和第二方向垂直。

10、进一步的方案为，所述安全监测传感器包括沉降传感器和倾斜传感器。

11、进一步的方案为，基于第一加固平面和第二加固平面的高度差确定至少一个液压千斤顶第一阶段的顶升高度，以使得所述建筑第一垂直度与第一方向垂直；第一阶段完成后，重新建立第一加固平面和第二加固平面，基于重新建立的第一加固平面和第二加固平面的高度差确定至少一个液压千斤顶第二阶段的顶升高度，以使得所述建筑第二垂直度与第二方向垂直。

12、进一步的方案为，所述控制模块还包括网点构建单元，所述网点构建单元基于已纠偏模型底面构建坐标网点，且以已纠偏模型底面的一个外轮廓点作为坐标网点的零点坐标，所述零点坐标的x轴为第一方向的基准转轴，y轴为第二方向的基准转轴，以使得每个所述液压千斤顶的底部均位于坐标网点的第一象限内，且通过顶升模型确定每个所述液压千斤顶的顶升高度。

13、进一步的方案为，所述顶升模型包括斜面构建单元和网点匹配单元；

14、所述斜面构建单元将可视化监测主体内的已纠偏模型底面分解为相对于三维模型底面的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的相交且相交线垂直；通过人工专家对第一斜面斜率-顶升高度数对和第二斜面斜率-顶升高度数对进行标记；标记后将第一斜面斜率-顶升高度数对和第二斜面斜率-顶升高度数对依次输入至第一神经网络单元进行迭代训练，输出第一斜面和第二斜面的顶升高度；通过人工专家将位于不同点位的液压千斤顶的位置以及位于该点位的液压千斤顶的顶升高度进行标记，将所述坐标网点分别投影到所述第一斜面和第二斜面上，得到每个所述液压千斤顶在所述第一斜面和第二斜面的坐标，将液压千斤顶在所述第一斜面和第二斜面的坐标以及第一斜面和第二斜面的顶升高度输入第二神经网络单元，输出液压千斤顶的顶升高度；将第一神经网络单元和第二神经网络单元组合得到所述顶升模型。

15、进一步的方案为，所述控制模块还包括判断单元、施工管理单元；

16、所述施工管理单元调度施工任务并基于施工任务的进行获取所述安全监测子系统的沉降参数和倾斜参数；通过人工专家对沉降参数和倾斜参数进行标记，以及在当前沉降参数和倾斜参数时所述第一斜面和第二斜面的斜率进行标记，将标记后的沉降参数和倾斜参数输入第三神经网络单元进行迭代训练，输出第一斜面和第二斜面的斜率，得到斜率标定模型；

17、所述判断单元用于将斜率标定模型输出的第一斜面和第二斜面的斜率与斜面构建单元构建的第一斜面和第二斜面的斜率进行比较，若两次得到的第一斜面的斜率相等且两次得到的第二斜面的斜率相等，则通过顶升模型确定每个所述液压千斤顶的顶升高度，否则重新确定第一斜面和第二斜面的斜率。

18、进一步的方案为，每个所述液压千斤顶均连接有油压表和荷载传感器，所述控制模块还包括比例同步控制单元，用于按照比例同步控制每个所述液压千斤顶的抬升位移；每个所述油压表和荷载传感器还分别与预警模块连接，所述预警模块基于每个所述液压千斤顶的顶升高度预设油压阈值和荷载阈值并实时监测所述油压表和荷载传感器进行分级预警。

19、进一步的方案为，所述比例同步控制单元基于每个所述液压千斤顶在所述第一斜面和第二斜面的坐标，确定每个液压千斤顶的抬升位移，进而确定每个液压千斤顶抬升位移的比值，基于比值控制每个液压千斤顶在同一单位时间内的抬升位移，使得每个液压千斤顶的顶部在同一单位时间内均位于同一平面内。

20、本发明的第二方面，提供了一种老旧房屋纠偏施工调控方法，应用上述的老旧房屋纠偏监测系统，包括以下步骤：

21、分析纠偏建筑的结构特点、工程地质、水文条件及房屋周边环境，对纠偏建筑原结构地基基础采用锚杆静压桩进行加固，达到设计要求后封桩；制作下部顶升支撑座以及上部顶升牛腿，加固建筑内部框架；

22、在下部顶升支撑座以及上部顶升牛腿之间安装液压千斤顶；

23、通过数据中转模块实时获取沉降传感器和倾斜传感器的参数，并将参数作为建模参数；

24、模型构建模块基于房屋加固项目计划构建房屋所需加固的三维场景，以及基于建模参数构建待监测建筑的三维模型，并基于三维模型构建已纠偏模型，将所述三维模型和已纠偏模型均放置在所述三维场景内，形成可视化监测主体；

25、通过预警模块实时监测沉降传感器和倾斜传感器的参数并进行分级预警；

26、基于沉降传感器和倾斜传感器的参数对房屋进行加固纠偏，并将加固纠偏状态在可视化监测主体上实时显示；

27、基于三维模型构建三维坐标系，并确定每个所述液压千斤顶的坐标，基于沉降传感器和倾斜传感器的参数构建第一加固平面和第二加固平面，所述第一加固平面为经过待监测建筑最高点的水平面，所述第二加固平面为经过待监测建筑顶部最低点的水平面；以第一方向为基准转轴调整建筑第一垂直度，使得建筑与第一方向垂直，以及以第二方向为基准转轴调整建筑第二垂直度，使得建筑与第二方向垂直，其中，所述第一方向和第二方向垂直。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种用于老旧房屋纠偏的可视化监测系统，基于安全监测传感器的监测数据构建待监测建筑的三维模型，通过纠偏系统分两步对老旧房屋进行纠偏，分别以第一方向为基准转轴调整建筑第一垂直度和以第二方向为基准转轴调整建筑第二垂直度，并且通过构建第一加固平面和第二加固平面获取液压千斤顶的顶升高度以保证纠偏后的建筑垂直于相互垂直的第一方向和第二方向。

29、本发明在确定每个液压千斤顶的顶升高度时，将可视化监测主体内的已纠偏模型底面分解为相对于三维模型底面的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的相交且相交线垂直，通过第一斜面和第二斜面的斜率确定已纠偏模型底面在第一斜面方向和第二斜面方向的抬高位移，并且通过构建坐标网点以及将坐标网点分别投影到第一斜面和第二斜面上确定每个液压千斤顶在第一斜面和第二斜面的坐标，基于已纠偏模型底面在第一斜面方向和第二斜面方向的抬高位移以及液压千斤顶在第一斜面和第二斜面的坐标对神经网络单元进行迭代训练，进而得到用于输入第一斜面和第二斜面的斜率，输出第一斜面和第二斜面抬高位移的第一神经网络单元以及用于输入液压千斤顶在第一斜面和第二斜面的坐标以及第一斜面和第二斜面的顶升高度，输出液压千斤顶的顶升高度的第二神经网络单元，将第一神经网络单元和第二神经网络单元组合得到所述顶升模型，针对不同的建筑类型，液压千斤顶的布置位置均不相同，利用顶升模型可快速确定每个液压千斤顶的顶升高度。

30、本发明确定了每个液压千斤顶的顶升高度后，采用比例同步控制单元按照比例同步控制每个所述液压千斤顶的抬升位移，以保证在纠偏的每个以时间为单位的不同阶段，每个液压千斤顶的顶部均位于同一平面内，可最大程度地降低对老旧房屋的二次损坏。