項目概述

該項目是聚華科技獨立承擔的古建筑行業(yè)在線監(jiān)測工程項目，項目范圍包括監(jiān)測方案設計、監(jiān)測設備生產、工程施工、軟件系統(tǒng)開發(fā)及集成和后期系統(tǒng)維護工作。

此項目監(jiān)測對象為成都市第一批全國重點文物保護單位的古塔建筑，該塔總高67米，頂層檐口標高53米，磚木結構，共11層。塔體結構形式為磚砌塔身+外木廊，其中磚砌塔身采用雙筒，外木廊采用樓閣式，層層抬梁轉換。

由于年久失修，在自然因素和人為因素的作用下，隨著材質的劣化，塔結構性能已較差，已出現(xiàn)較多的結構病害，存在著一定的安全隱患。結構病害主要集中在外木廊上，隨著木材材質的不斷老化、糟朽，木構件的壓縮緩慢持續(xù)發(fā)展，加上層數(shù)多，累積變形大，導致每層樓面外木廊均相對磚砌塔身沉降，導致外木廊樓面傾斜、木柱彎折、木柱傾斜、木構件拔榫等一系列的結構病害，存在著脫榫、木柱折斷、檁條滾落、瓦片滑落等安全隱患。

因塔結構安全性較差，結構性能仍在不斷下降之中，且其對外界荷載的變化和外界的攏動均較敏感，故為監(jiān)控塔結構性能的變化，為探尋影響塔結構性能的各個因素及相互間的量化關系，需建立有效、開放、先進的結構安全監(jiān)測體系，以實現(xiàn)長期、全面、全天候、高頻率、高精度的監(jiān)測。

 

監(jiān)測內容

監(jiān)測內容包括：木結構應力變化、結構變形、結構裂縫、環(huán)境溫濕度、風速。

 

總體設計

傳感設備采用聚華光纖光柵傳感體系，系統(tǒng)選用無線數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)從前端傳輸?shù)奖O(jiān)控服務器，并通過云服務器實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)共享和存儲，業(yè)主可以方便的通過手機、ipad等終端設備實時監(jiān)控。解調設備為4臺光纖光柵解調儀和1臺機電信號采集儀，在工程現(xiàn)場設監(jiān)控室。主光纜采用24芯，每二層為一芯（即每二層為一通道），垂直布置。為考慮后續(xù)擴容，預留一根主光纜，即兩根24芯光纜。

 

產品選型

應變監(jiān)測：聚華光纖光柵貼片式表面應變計

裂縫監(jiān)測：聚華光纖光柵裂縫計

擾度監(jiān)測：聚華光纖光柵位移計

結構溫度監(jiān)測：聚華光纖光柵溫度計

風速監(jiān)測：聚華機電式風速儀

結構變形：聚華機電式傾角儀

數(shù)據(jù)采集：聚華光纖光柵機架式快速解調儀、機電信號采集系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)：聚華光纖光柵在線監(jiān)測系統(tǒng)

云服務器：阿里云服務器

 

工程說明

在監(jiān)測方案中，根據(jù)塔體結構對各塔層的監(jiān)測項目及其測點進行設計，在方案中明細了各類型傳感器安裝位置及要求。



勘察裂縫計安裝位置及其固定方式，在古建筑監(jiān)測中，無損監(jiān)測是重點要求，工程對傳感器固定和布線走線都有嚴格限制，在施工過程中，利用膠粘技術替代機械螺栓固定方式。

該項目中，對施工過程的支護鋼結構也進行應力監(jiān)測，以分析古建筑修復施工對塔體結構的影響。技術人員在現(xiàn)場調試裂縫計，裂縫計安裝采用現(xiàn)場預張拉方式，每只傳感器安裝后進行技術調校，已確保量程居中。

安裝完成的機電式風速計，該風速計采用485信號線與采集儀連接，該機電采集儀采集的數(shù)據(jù)和光纖光柵解調系統(tǒng)采集的波長信號匯集在統(tǒng)一的云服務器并進行處理。

安裝之后的機電式溫濕度計，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與光纖傳感器系統(tǒng)無縫集成，實現(xiàn)了新型傳感測量技術和傳統(tǒng)機電式傳感技術的完整融合。


安裝后的棱鏡，配合全站儀人工測量，該系統(tǒng)完整實現(xiàn)了對結構物的雙向位移測量。



從監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析來看，能夠反映出修繕施工對塔體的輕微影響以及塔體結構隨天氣溫度發(fā)生輕微變化的情況。

該系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了光纖傳感技術在古建領域的工程化應用，對于研究古建筑修繕施工中，重要木梁結構的承載受力和變形情況具有很實際的意義。該系統(tǒng)還包括了自動化測量系統(tǒng)、人工現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠程無線傳輸系統(tǒng)、以及健康狀態(tài)判別系統(tǒng)。該工程自2014年11月施工，歷時3個月，截至編稿，該系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運行6個月，各監(jiān)測數(shù)據(jù)指標正常。