建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统、服务端及方法

本发明涉及幕墙结构实时状态监测，具体地，涉及一种建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统、服务端及方法。

背景技术：

1、随着我国经济水平的迅速提高，城市人口密度急剧增大，为缓解人口压力而建设的高层建筑也逐渐增多。高层建筑多使用结构幕墙、石材或瓷砖饰面、外观保温墙板作为建筑外围护结构。

2、幕墙结构作为建筑的外衣，不承重，像幕布一样挂上去，故又称为“帷幕墙结构”，是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。随着建筑设计和材料科学的发展，各类建筑幕墙结构已成为现代城市建筑尤其是高层建筑的首选结构形式。目前我国已成为世界第一建筑幕墙结构生产和使用大国。但随着使用年限的增长，建筑幕墙结构的隐患也逐渐暴露出来。建筑幕墙结构的自爆、脱落都成为城市的安全隐患。建筑幕墙结构的不正确施工，缺乏质量控制或意外事故以及极端外部环境都可能产生严重事故。为了能观察到材料的这些变化，并及时正确处理，损伤识别系统是至关重要的，结构监控能及时检查到这些异常状况，及时维护和保养，可以降低运营成本。无论是对建筑结构的设计单位或使用单位，保证建筑幕墙结构的使用可靠性都是非常重要和紧迫的。对于建筑行业，如果将到期的幕墙结构全部换掉显然是个重大工程，并带来极大的损失，但如果不做安全检测，每发生一起灾难事故，其经济损失也是无法用具体数据来衡量的。因此，幕墙结构智能化监测是现有市场急需的，研究对建筑幕墙结构新型实用的监测设备，特别是传感系统，用于检测和监测服役中的建筑幕墙结构的健康状态及使用安全可靠性，对保证人民的生命财产安全以及推动结构检测等行业的发展都具有重要意义。

3、目前，建筑幕墙结构的传感器种类繁多，行业标准不一，且针对每一项环境采集参数，都要搭建一套采集系统，成本高，效果不佳。目前较为成熟的，均是针对单一功能的传感单元的研究，集成度高的建筑幕墙结构智能传感器还是空白，现有技术中的传感器存在通用性不高，使用成本高和检测效果不佳的技术问题。

4、经过检索发现：

5、公开号为cn112924203a的中国发明专利申请《一种建筑幕墙实时健康评价及安全状态监测系统》，该系统包括建筑幕墙状态感知和数据采集模块、在建筑幕墙中应用自组物联网技术构建数据传输网络、应用分布式计算技术及云计算技术对数据处理，通过多种移动客户端和桌面管控端向用户提供各种可定制数据服务和预警功能。建筑幕墙状态感知和数据采集模块按功能和需求布置于幕墙需要采集数据的特定位置，状态感知和数据采集模块中内建自组物联网专用芯片，自组物联网专用芯片具有计算功能能够对数据进行分布式计算，各模块间通过无线和有线方式独立组网智能自主构建数据交换传输网络。该系统实现了一种对建筑幕墙实时健康评价的技术，但是该系统对数据的存储和分析依赖于分布式计算主机，数据感知设备缺少独立的边缘计算能力，在此情况下，分布式计算主机需要承担大量的数据存储和分析工作，对主机的性能要求很高，一旦该主机出现断电、断网或死机问题，将导致监测数据丢失和预警不及时等问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统、服务端及方法。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统，包括一个或多个安装于幕墙结构表面的幕墙智能传感模块，其中每一个所述幕墙智能传感模块均包括：传感单元、采集单元、数据处理单元、传输单元和能源单元；其中：

3、所述传感单元，用于获取幕墙结构状态变化的关键信息；

4、所述采集单元，用于从所述传感单元采集所述关键信息，得到幕墙结构状态变化引起的传感数据信息；

5、所述数据处理单元，用于处理所述采集单元得到的所述传感数据信息，得到幕墙结构状态信息；

6、所述传输单元，用于向上级服务端系统发送所述幕墙结构状态信息；

7、所述能源单元，用于向所述传感单元、所述采集单元、所述数据处理单元和所述传输单元提供能源。

8、优选地，所述传感单元与幕墙结构表面紧密接触，包括：集成安装的应变传感子模块、温湿度传感子模块、倾角传感子模块和加速度传感子模块；其中：

9、所述应变传感子模块，用于获取幕墙结构的应变信息；

10、所述温湿度传感子模块，用于获取幕墙结构的环境温湿度信息；

11、所述倾角传感子模块，用于获取幕墙结构的转动信息；

12、所述加速度传感子模块，用于获取幕墙结构的振动信息。

13、优选地，所述采集单元包括：信息接收组件和信息采集组件；其中：

14、所述信息接收组件，用于采集所述传感单元获取的关键信息，所述关键信息包括：应变信息、环境温湿度信息、转动信息和振动信息；

15、所述信息采集组件，用于将所述应变信息、所述环境温湿度信息、所述转动信息和所述振动信息进行集合打包，得到幕墙结构状态变化引起的传感数据信息。

16、优选地，所述数据处理单元，包括：连接配置组件和信息处理组件；其中：

17、所述连接配置组件，用于接收上级配置数据，并根据所述配置数据设定报警指示信息和所述传输单元的信息传输参数；

18、所述信息处理组件，用于分析所述传感数据信息，并结合所述报警指示信息，得幕墙结构状态信息。

19、优选地，所述信息处理组件，包括：滤波算法单元、分析算法单元和状态指示算法单元；其中：

20、所述滤波算法单元，用于对所述传感数据信息进行滤波；

21、所述分析算法单元，用于对滤波后的所述传感数据信息进行分析，获得关键值；

22、所述状态指示算法单元，通过机器学习算法将获得的关键值与结构健康状态进行关联，得到幕墙结构状态信息。

23、优选地，所述传输单元，包括：状态接收组件和传输组件；其中：

24、所述状态接收组件，用于接收所述幕墙结构状态信息；

25、所述传输组件，用于根据所述数据处理单元设定的信息传输参数与上级服务端系统建立连接，并将所述幕墙结构状态信息发送至上级服务端系统。

26、优选地，所述传输组件，包括：网络连接元件和上行传输元件；其中：

27、所述网络连接元件，用于发送入网请求并与上级服务端系统建立连接；

28、所述上行传输元件，用于向上级服务端系统传输所述幕墙结构状态信息。

29、根据本发明的另一个方面，提供了一种建筑幕墙结构健康状态智能监测方法，包括：

30、获取幕墙结构表面上的一个或多个节点的幕墙结构状态变化关键信息；

31、基于所述关键信息，得到幕墙结构状态变化引起的传感数据信息；

32、对所述传感数据信息进行数据处理，得到幕墙结构状态信息；

33、将所述幕墙结构状态信息上报至上级服务端系统，对建筑幕墙结构健康状态进行智能监测。

34、根据本发明的第三个方面，提供了一种建筑幕墙结构健康状态智能监测服务端系统，所述服务端系统与上述任一项所述的建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统适配连接，包括：请求接收单元、入网权限设置单元、请求响应单元、传输配置单元和节点显示单元；其中：

35、所述请求接收单元，用于接收所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统的入网请求，

36、所述入网权限设置单元，用于设置所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统的入网权限；

37、所述请求响应单元，用于根据所述入网权限响应所述入网请求，并与所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统建立网络连接；

38、所述传输配置单元，用于配置所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统的信息传输参数，并将配置数据发送至所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统；

39、所述节点显示单元，用于显示所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统的幕墙结构状态信息所对应的指示状态。

40、根据本发明的第四个方面，提供了一种建筑幕墙结构健康状态智能监测的远程控制方法，包括：

41、建立需要连接的建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统和服务端系统；

42、所述服务端系统接收所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统的入网请求，并设置建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统的入网权限；

43、根据所述入网权限响应所述入网请求，将所述服务端系统与所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统建立网络连接；

44、所述服务端系统配置所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统的信息传输参数，并将配置数据发送至所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统；

45、接收所述建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统获取的幕墙结构状态信息并在所述服务端系统中显示，实现对建筑幕墙结构健康状态的智能监测远程控制。

46、由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

47、本发明提供的建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统、服务端及方法，通过借助无线传输的手段将不同类型的传感器(传感子模块)高度集成，使传感单元同时具备采集建筑幕墙结构各危险部位的应变数据、温湿度数据、倾角(转动)数据和加速度(振动)数据，实现城市建筑幕墙结构监测设备的集成化和简易化，其便携性和轻量性，为建筑幕墙结构监测提供便利，也减少对建筑幕墙结构的二次损坏。

48、本发明提供的建筑幕墙结构健康状态智能监测传感系统、服务端及方法，解决了传统技术中存在的使用成本高、通用性差和监测效果不佳的技术问题，具有很高的商业价值和实用性。