本發明涉及建筑監測的領域，尤其涉及一種裝配式建筑結構健康監測系統及方法。

背景技術：

1、近年來，裝配式建筑因其裝配方便和建造成本低的特點，逐漸成為主要的建筑結構。裝配式建筑在建造過程中將預制件進行組裝，從而搭建成一個完整穩定的建構物構體，這樣不僅能夠節省建造占地空間，還能夠適應不同建造場景的需求預先制作不同形狀的預制件，提高建造效率。裝配式建筑內部的主要部件為預制件，不同預制件之間通過相應的方式進行組裝連接，當不同預制件完成組裝連接后，在不同預制件相互作用和外界作用共同影響下，裝配式建筑內部容易發預制件等部件松脫或錯位移動等情況，這對裝配式建筑的結構健康程度和穩定性產生負面影響，無法保證裝配式建筑的結構安全性和進行及時的安全監測預警。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供裝配式建筑結構健康監測系統及方法，其對裝配式建筑物內部所有組裝連接區域進行第一動態檢測，得到第一動作動態數據，以此確定裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息，對不同結構件組裝連接產生的應力進行全面識別；還基于組裝連接應力分布狀態信息，識別異常組裝連接區域，并檢測與分析異常組裝連接區域的第二動作動態數據，得到異常組裝連接區域內部不同結構件之間的相對位置變化信息，對結構件的相對移動情況進行準確識別，為后續判斷結構件是否存在松脫風險提供可靠依據；再存在松脫風險的所有結構件在裝配式建筑物內部的存在狀態信息，對裝配式建筑物進行結構健康判斷與預警提示，及時全面對裝配式建筑物內部的結構件進行動態排查，對裝配式建筑的結構健康程度實現準確監測和及時預警。

2、本發明是通過以下技術方案實現：

3、一種裝配式建筑結構健康監測系統，包括：

4、第一動態檢測模塊，用于對裝配式建筑物內部所有組裝連接區域進行第一動態檢測，得到所述組裝連接區域對應的第一動作動態數據；

5、應力分布識別模塊，用于對所述第一動作動態數據進行分析，得到所述裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息；

6、異常組裝連接區域識別模塊，用于基于所述組裝連接應力分布狀態信息，識別所述裝配式建筑物內部的異常組裝連接區域；

7、第二動態檢測與分析模塊，用于對所述異常組裝連接區域進行第二動態檢測，得到所述異常組裝連接區域對應的第二動作動態數據；對所述第二動作動態數據進行分析，得到所述異常組裝連接區域內部不同結構件之間的相對位置變化信息；

8、結構件識別模塊，用于基于所述相對位置變化信息，識別所述裝配式建筑物內部存在松脫風險的結構件；

9、健康判斷與預警模塊，用于基于存在松脫風險的所有結構件在所述裝配式建筑物內部的存在狀態信息，對所述裝配式建筑物進行結構健康判斷與預警提示。

10、可選地，所述第一動態檢測模塊用于對裝配式建筑物內部所有組裝連接區域進行第一動態檢測，得到所述組裝連接區域對應的第一動作動態數據，包括：

11、獲取裝配式建筑物內部所有組裝連接區域各自的延伸方位信息，基于所述延伸方位信息，對所述組裝連接區域進行全局化的形變動態檢測，得到所述組裝連接區域對應的形變應力作用數據；其中，所述形變應力作用數據包括形變作用力大小和形變作用力方向；

12、所述應力分布識別模塊用于對所述第一動作動態數據進行分析，得到所述裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息，包括：

13、基于所有組裝連接區域在所述裝配式建筑物內部的分布位置，對所有組裝連接區域對應的形變應力作用數據進行擬合整理，得到所述裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息；其中，所述組裝連接應力分布狀態信息包括組裝連接應力的作用值和作用方向信息。

14、可選地，所述異常組裝連接區域識別模塊用于基于所述組裝連接應力分布狀態信息，識別所述裝配式建筑物內部的異常組裝連接區域，包括：

15、基于所述組裝連接應力分布狀態信息和所有組裝連接區域各自的組裝接觸面朝向信息，確定所述組裝連接區域下屬的所有組裝接觸面各自受到的應力作用值和作用方向；基于所述應力作用值和作用方向，判斷組裝連接區域是否處于應力受力平衡狀態；若是，則將所述組裝連接區域確定為正常組裝連接區域；若否，則將所述組裝連接區域確定為異常組裝連接區域；

16、所述第二動態檢測與分析模塊用于對所述異常組裝連接區域進行第二動態檢測，得到所述異常組裝連接區域對應的第二動作動態數據；對所述第二動作動態數據進行分析，得到所述異常組裝連接區域內部不同結構件之間的相對位置變化信息，包括：

17、對所述異常組裝連接區域下屬所有結構件進行移動動作檢測，得到所有結構件各自的移動幅度和移動方向數據；對所有結構件各自的移動幅度和移動方向數據進行分析，得到所述異常組裝連接區域下屬所有結構件中任意相互接觸的兩個結構件之間的相對位移變化趨勢信息。

18、可選地，所述結構件識別模塊用于基于所述相對位置變化信息，識別所述裝配式建筑物內部存在松脫風險的結構件，包括：

19、基于所述相對位移變化趨勢信息，判斷相互接觸的兩個結構件之間的接觸面積是否逐漸變小；若是，則確定相應的兩個結構件存在松脫風險；否則，確定相應的兩個結構件不存在松脫風險；

20、所述健康判斷與預警模塊用于基于存在松脫風險的所有結構件在所述裝配式建筑物內部的存在狀態信息，對所述裝配式建筑物進行結構健康判斷與預警提示，包括：

21、獲取存在松脫風險的所有結構件在所述裝配式建筑物內部的分布位置信息，基于所述分布位置信息，識別所述裝配式建筑物內部的結構不穩定區域分布信息；再基于所述結構不穩定區域分布信息，判斷所述裝配式建筑物內部最可能首先發生坍塌的部位，并基于所述最可能首先發生坍塌的部位的位置信息，進行預警提示。

22、一種裝配式建筑結構健康監測方法，包括：

23、對裝配式建筑物內部所有組裝連接區域進行第一動態檢測，得到所述組裝連接區域對應的第一動作動態數據；對所述第一動作動態數據進行分析，得到所述裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息；

24、基于所述組裝連接應力分布狀態信息，識別所述裝配式建筑物內部的異常組裝連接區域；對所述異常組裝連接區域進行第二動態檢測，得到所述異常組裝連接區域對應的第二動作動態數據；對所述第二動作動態數據進行分析，得到所述異常組裝連接區域內部不同結構件之間的相對位置變化信息；

25、基于所述相對位置變化信息，識別所述裝配式建筑物內部存在松脫風險的結構件；基于存在松脫風險的所有結構件在所述裝配式建筑物內部的存在狀態信息，對所述裝配式建筑物進行結構健康判斷與預警提示。

26、可選地，對裝配式建筑物內部所有組裝連接區域進行第一動態檢測，得到所述組裝連接區域對應的第一動作動態數據；對所述第一動作動態數據進行分析，得到所述裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息，包括：

27、獲取裝配式建筑物內部所有組裝連接區域各自的延伸方位信息，基于所述延伸方位信息，對所述組裝連接區域進行全局化的形變動態檢測，得到所述組裝連接區域對應的形變應力作用數據；其中，所述形變應力作用數據包括形變作用力大小和形變作用力方向；

28、基于所有組裝連接區域在所述裝配式建筑物內部的分布位置，對所有組裝連接區域對應的形變應力作用數據進行擬合整理，得到所述裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息；其中，所述組裝連接應力分布狀態信息包括組裝連接應力的作用值和作用方向信息。

29、可選地，基于所述組裝連接應力分布狀態信息，識別所述裝配式建筑物內部的異常組裝連接區域；對所述異常組裝連接區域進行第二動態檢測，得到所述異常組裝連接區域對應的第二動作動態數據；對所述第二動作動態數據進行分析，得到所述異常組裝連接區域內部不同結構件之間的相對位置變化信息，包括：

30、基于所述組裝連接應力分布狀態信息和所有組裝連接區域各自的組裝接觸面朝向信息，確定所述組裝連接區域下屬的所有組裝接觸面各自受到的應力作用值和作用方向；基于所述應力作用值和作用方向，判斷組裝連接區域是否處于應力受力平衡狀態；若是，則將所述組裝連接區域確定為正常組裝連接區域；若否，則將所述組裝連接區域確定為異常組裝連接區域；

31、對所述異常組裝連接區域下屬所有結構件進行移動動作檢測，得到所有結構件各自的移動幅度和移動方向數據；對所有結構件各自的移動幅度和移動方向數據進行分析，得到所述異常組裝連接區域下屬所有結構件中任意相互接觸的兩個結構件之間的相對位移變化趨勢信息。

32、可選地，基于所述相對位置變化信息，識別所述裝配式建筑物內部存在松脫風險的結構件；基于存在松脫風險的所有結構件在所述裝配式建筑物內部的存在狀態信息，對所述裝配式建筑物進行結構健康判斷與預警提示，包括：

33、基于所述相對位移變化趨勢信息，判斷相互接觸的兩個結構件之間的接觸面積是否逐漸變小；若是，則確定相應的兩個結構件存在松脫風險；否則，確定相應的兩個結構件不存在松脫風險；

34、獲取存在松脫風險的所有結構件在所述裝配式建筑物內部的分布位置信息，基于所述分布位置信息，識別所述裝配式建筑物內部的結構不穩定區域分布信息；再基于所述結構不穩定區域分布信息，判斷所述裝配式建筑物內部最可能首先發生坍塌的部位，并基于所述最可能首先發生坍塌的部位的位置信息，進行預警提示。

35、可選地，當確定相應的兩個結構件不存在松脫風險時，再判斷相應的兩個結構件是否存在坍塌風險，包括：

36、步驟s1，設相應的兩個結構件中結構件a和結構件b的原始接觸中心為點o，當前結構件a和結構件b的接觸中心相對于點o的實際位移距離為lab，其接觸面積為sab，則結構件a和結構件b之間的位移系數為：

37、

38、在上述公式(1)中，wab為結構件a和結構件b之間的位移系數，q為均布載荷標準值，e為結構件a和結構件b的材料的彈性模量值；

39、步驟s2，設結構件a和結構件b的接觸中心相對于點o的允許理論最大偏移距離為lab，則實際位移距離與允許的允許理論最大偏移距離的比值為：

40、

41、在上述公式(2)中，kab為實際位移距離與允許的理論最大偏移距離的比值；

42、步驟s3，根據上述步驟s1和s2的計算結果，判斷相應的兩個結構件是否存在坍塌風險，

43、tab＝wab(8-4kab2+kab3)??(3)

44、在上述公式(3)中，中tab為坍塌系數，當tab大于0.8時，表明相應的兩個結構件存在坍塌風險，當tab小于或等于0.8時，表明無相應的兩個結構件不存在坍塌風險；

45、當相應的兩個結構件存在坍塌風險時，獲取存在坍塌風險的所有結構件在所述裝配式建筑物內部的分布位置信息，基于所述分布位置信息，識別所述裝配式建筑物內部的結構不穩定區域分布信息；再基于所述結構不穩定區域分布信息，判斷所述裝配式建筑物內部最可能首先發生坍塌的部位，并基于所述最可能首先發生坍塌的部位的位置信息，進行預警提示。

46、與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

47、本技術提供的裝配式建筑結構健康監測系統及方法對裝配式建筑物內部所有組裝連接區域進行第一動態檢測，得到第一動作動態數據，以此確定裝配式建筑物內部的組裝連接應力分布狀態信息，對不同結構件組裝連接產生的應力進行全面識別；還基于組裝連接應力分布狀態信息，識別異常組裝連接區域，并檢測與分析異常組裝連接區域的第二動作動態數據，得到異常組裝連接區域內部不同結構件之間的相對位置變化信息，對結構件的相對移動情況進行準確識別，為后續判斷結構件是否存在松脫風險提供可靠依據；再存在松脫風險的所有結構件在裝配式建筑物內部的存在狀態信息，對裝配式建筑物進行結構健康判斷與預警提示，及時全面對裝配式建筑物內部的結構件進行動態排查，對裝配式建筑的結構健康程度實現準確監測和及時預警。