工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)與實(shí)踐 課件 0.工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)與實(shí)踐工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)指導(dǎo)思想以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中全會(huì)精神，堅(jiān)持以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，圍繞建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展總體目標(biāo)，以大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體，以數(shù)字化、智能化升級(jí)為動(dòng)力，創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)，加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用，形成涵蓋科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、施工裝配、運(yùn)營(yíng)等全產(chǎn)業(yè)鏈融合一體的智能建造產(chǎn)業(yè)體系，提升工程質(zhì)量安全、效益和品質(zhì)，有效拉動(dòng)內(nèi)需，培育國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和持續(xù)健康發(fā)展。3工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)什么叫智能建造？肖緒文院士：智能建造是面向過(guò)程產(chǎn)品全生命期，實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化建造，即根據(jù)過(guò)程建造要求，通過(guò)智能化感知、人機(jī)交互、決策實(shí)施，實(shí)現(xiàn)立項(xiàng)過(guò)程、設(shè)計(jì)過(guò)程和施工過(guò)程的信息、傳感、機(jī)器人和建造技術(shù)的深度融合，形成在基于互聯(lián)網(wǎng)信息化感知平臺(tái)的管控下，按照數(shù)字化設(shè)計(jì)的要求，在既定的時(shí)空范圍內(nèi)通過(guò)功能互補(bǔ)的機(jī)器人完成各種工藝操作的建造方式。丁烈云院士：智能建造是新一代信息技術(shù)與工程建造融合形成的工程建造創(chuàng)新模式：即利用以“三化”（數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化）和“三算”（算據(jù)、算力、算法）為特征的新一代信息技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)工程建造要素資源數(shù)字化的基礎(chǔ)上，通過(guò)規(guī)范化建模、網(wǎng)絡(luò)化交互、可視化認(rèn)知、高性能計(jì)算以及智能化決策支持，實(shí)現(xiàn)數(shù)字鏈驅(qū)動(dòng)下的工程立項(xiàng)策劃、規(guī)劃設(shè)計(jì)、施（加）工生產(chǎn)、運(yùn)維服務(wù)一體化集成與高效率協(xié)同，不斷拓展工程建造價(jià)值鏈、改造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形態(tài)，向用戶交付以人為本、綠色可持續(xù)的智能化工程產(chǎn)品與服務(wù)。盧春房院士：智能建造是新一代通訊技術(shù)與先進(jìn)設(shè)計(jì)施工技術(shù)深度融合，并貫徹于勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等工程活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)等功能的新型建造方式。4工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)發(fā)展現(xiàn)狀智能建造是信息化、智能化與土木工程高度融合的創(chuàng)新建造方式，智能建造技術(shù)包括BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3D打印技術(shù)、人工智能技術(shù)等。智能土木工程智能規(guī)劃智能設(shè)計(jì)智能制造智能監(jiān)測(cè)智能防災(zāi)減災(zāi)融合5工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)智能防災(zāi)減災(zāi)在《國(guó)家綜合防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃（2016-2020年）》中提出，加快建設(shè)各級(jí)地方減災(zāi)中心，推進(jìn)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)防范科技發(fā)展，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)＋”、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、地理信息、移動(dòng)通信等新理念新技術(shù)新方法的應(yīng)用，提高災(zāi)害模擬仿真、分析預(yù)測(cè)、信息獲取、應(yīng)急通信與保障能力，加強(qiáng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)與損失評(píng)估、社會(huì)影響評(píng)估、應(yīng)急處置與恢復(fù)重建等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。智能監(jiān)測(cè)通過(guò)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，搭載多個(gè)傳感器件，實(shí)現(xiàn)在空中多角度、寬視野，及時(shí)更新工程信息的功能。基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的圖像識(shí)別也是土木工程研究的熱點(diǎn)，比如說(shuō)建筑物裂縫的識(shí)別。大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)也非常火熱，該方向的發(fā)展，適用于擁有巨大數(shù)據(jù)量的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。智能化健康監(jiān)測(cè)6工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)智能化健康監(jiān)測(cè)的意義結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)一直是人們特別關(guān)心的問(wèn)題，完善的智能化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的異常狀態(tài)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免安全事故，降低或避免由于結(jié)構(gòu)健康問(wèn)題引起的經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。因此，搭建智能化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為管養(yǎng)單位提供長(zhǎng)期的完整可靠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，具有重要意義。智能結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用智能傳感器技術(shù)，對(duì)所監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中使用的溫濕度，風(fēng)速風(fēng)向，振動(dòng)，傾斜，應(yīng)力應(yīng)變傳感器，通過(guò)組網(wǎng)的方式，將所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而獲取橋梁結(jié)構(gòu)健康信息，確保橋梁運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的健康運(yùn)行，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。7工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的智能化方向以前的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備所存在的一些問(wèn)題設(shè)備抗干擾問(wèn)題設(shè)備受環(huán)境影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析問(wèn)題設(shè)備智能化技術(shù)智能化智能傳感器將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，可以保證數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量，能對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正、誤差補(bǔ)償，因而提高測(cè)量精度和提高抗干擾能能力。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的智能化主要有三個(gè)方面，一是在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，通常采用差分法、擬和法等：二是設(shè)備特征的提取，通常采用概率分析法、相對(duì)比較法、趨勢(shì)分析法等；三是基于無(wú)線模塊化感知體系的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同步采集與傳輸模式，創(chuàng)建運(yùn)營(yíng)荷載下橋梁結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自適應(yīng)基線校正方法。8工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)橋梁概況三圣特大橋起點(diǎn)位于重慶市北碚區(qū)靜觀鎮(zhèn)九堰村，終點(diǎn)位于北碚區(qū)復(fù)興鎮(zhèn)歇馬村。監(jiān)測(cè)主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。主橋上部結(jié)構(gòu)箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼束均采用低松弛高強(qiáng)度鋼絞線。主橋下部結(jié)構(gòu)主墩采用雙薄壁空心墩，過(guò)渡墩采用薄壁空心墩。橋梁健康監(jiān)測(cè)評(píng)估云平臺(tái)三圣特大橋示意圖9工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)橋梁健康監(jiān)測(cè)評(píng)估云平臺(tái)搭建橋梁監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，需要實(shí)施以下五個(gè)方面的內(nèi)容：監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定及外場(chǎng)監(jiān)測(cè)傳感器布設(shè)和組網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理及在線仿真分析橋梁安全預(yù)警系統(tǒng)的建立橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)根據(jù)橋梁目前的運(yùn)營(yíng)條件和現(xiàn)狀，確定需監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵構(gòu)件及關(guān)鍵部位；由監(jiān)測(cè)指標(biāo)的特點(diǎn)，從量程、精度和使用條件選擇合適的監(jiān)測(cè)傳感器，并進(jìn)行安裝、組網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集。橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的傳輸系統(tǒng)由橋梁的外場(chǎng)數(shù)據(jù)采集站和無(wú)線信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。外場(chǎng)數(shù)據(jù)采集站有多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊組成，模塊將采用先進(jìn)的成熟產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、耐久性和高精度。建立在線仿真計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)治理與結(jié)構(gòu)性能的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)反映。結(jié)合所監(jiān)測(cè)的橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境、結(jié)構(gòu)型式等，考慮以往監(jiān)測(cè)的同類別結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)和通用劃分方式，給出各預(yù)警等級(jí)下閾值。綜合橋梁整體與局部關(guān)系，結(jié)構(gòu)安全與橋梁使用性能、突發(fā)事件、病害發(fā)展與維護(hù)加固等演變過(guò)程，及時(shí)快速提供橋梁評(píng)估報(bào)告，并對(duì)橋梁性能退化程度和速率進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。10工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)傳感器選擇加速度傳感器靜力水準(zhǔn)儀應(yīng)變傳感器溫濕度傳感器裂縫計(jì)傾斜儀位移傳感器橋梁健康監(jiān)測(cè)評(píng)估云平臺(tái)11工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)平臺(tái)界面橋梁健康監(jiān)測(cè)評(píng)估云平臺(tái)12工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目展示13工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)使用智能設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)使用單片機(jī)并運(yùn)用Arduino語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)包含以下幾個(gè)部份：中央處理單元CPU（進(jìn)行運(yùn)算、控制）、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、存儲(chǔ)器ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出設(shè)備I/O（串行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）上這些部份被分成若干塊芯片，安裝在一個(gè)被稱之