導(dǎo)語：如何才能寫好一篇老舊高層建筑的定義，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：綠色理念；城市規(guī)劃；建筑設(shè)計(jì)；節(jié)能設(shè)計(jì)

隨著綠色理念提出，我國相繼出臺(tái)多個(gè)文件圍繞綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)城市建設(shè)發(fā)展提出具體要求。在政策指引下，眾多城市在優(yōu)化建筑格局方面加大了對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用力度，從建筑的布局、外觀、密度等方面重新調(diào)整方案，取得了一定的改造成效。部分地區(qū)在實(shí)際綠色建筑改造施工時(shí)，出現(xiàn)了規(guī)劃不合理，與城市整體發(fā)展格局不相適應(yīng)的問題，導(dǎo)致最終建筑的人類宜居度和整體環(huán)保性不盡如人意，造成對(duì)人力、物力、財(cái)力等資源的浪費(fèi)。由此可見，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的主要突破口在于節(jié)能環(huán)保，要對(duì)城市建筑進(jìn)行綠色規(guī)劃，而不僅限于外觀層面的改變，否則，建筑設(shè)計(jì)則無法體現(xiàn)出綠色理念和節(jié)能環(huán)保的作用和價(jià)值。

1設(shè)計(jì)原則

1.1居住需求

建筑設(shè)計(jì)采取節(jié)能理念和綠色理念的主要目的是為城市居民的生活、工作、出行等需求提供宜居環(huán)境，這一目標(biāo)決定了城市建設(shè)的第一原則就是要貫徹以人為本的理念。設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中只有遵循人類居住需求原則，才能使設(shè)計(jì)發(fā)揮現(xiàn)實(shí)作用。在綠色節(jié)能理念融入建筑設(shè)計(jì)中時(shí)，應(yīng)同步考慮人性化設(shè)計(jì)，比如在商業(yè)區(qū)規(guī)劃中，應(yīng)考慮人們的交通出行、飲食生活、購物娛樂等需求進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，努力提升其在商業(yè)區(qū)的生產(chǎn)生活舒適度。

1.2節(jié)能環(huán)保

在綠色理念下，節(jié)能環(huán)保既是鄉(xiāng)村建設(shè)的重要原則，又是城市現(xiàn)代化建設(shè)需遵循的核心要求。設(shè)計(jì)師在制定建筑方案時(shí)，需從建筑物的外觀到內(nèi)部、局部到整體進(jìn)行綠色節(jié)能元素的思考和替換。同時(shí)，還需充分整合現(xiàn)有節(jié)能資源和技術(shù)手段，提高建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能實(shí)用度和利用率。比如在建筑物外墻設(shè)計(jì)時(shí)，可在房頂或空曠的區(qū)域內(nèi)安裝多個(gè)太陽能板，利用太陽能轉(zhuǎn)化成電能，為外墻提供照明和保溫功能，從而減少對(duì)電能、泡沫保溫材料等資源的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果（見圖1）。

2設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1選材與施工

綠色理念下的建筑選材與施工十分重要，其是綠色建筑的建造基礎(chǔ)。當(dāng)前，我國城市建設(shè)中節(jié)能效果不佳的原因之一就是建筑材料使用不當(dāng)，消耗的資源與節(jié)省下的資源反差較大，同時(shí)造成了環(huán)境污染，故需在選材上嚴(yán)格把關(guān)，采用一些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)合格、綠色無公害的材料進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)（見表1）。在施工過程中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先對(duì)建筑項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)區(qū)、生活區(qū)、管理區(qū)進(jìn)行明確區(qū)分，并采取有效環(huán)保措施對(duì)施工中造成的額外環(huán)境污染、光污染、噪聲污染等進(jìn)行處理，減少其帶來的消極影響。

2.2使用與保護(hù)

綠色建筑的正常運(yùn)營階段是能耗最高、產(chǎn)生廢棄物污染最多的時(shí)期，因此設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)綠色建筑的整個(gè)投入使用階段負(fù)責(zé)，及時(shí)對(duì)建筑物進(jìn)行保護(hù)或整修。從節(jié)能上分析，建筑物使用階段的資源與能源消耗主要分為業(yè)主消耗和公共消耗兩種情況，因此可由業(yè)主和物業(yè)公司達(dá)成使用與保護(hù)共識(shí)，共同承擔(dān)減少建筑物資源與能源消耗的責(zé)任，以達(dá)到有效節(jié)能、節(jié)源效果。

3設(shè)計(jì)現(xiàn)存問題

3.1綠色節(jié)能意識(shí)仍較薄弱

在當(dāng)前城市化進(jìn)程中，雖然綠色環(huán)保元素越來越多，融入建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)也越來越廣泛，但在部分綠色建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者的綠色節(jié)能意識(shí)仍然較為薄弱，對(duì)綠色建筑理念的認(rèn)識(shí)仍然停留在擴(kuò)大綠化面積、設(shè)計(jì)復(fù)古建筑元素等層面，而忽略了減少能耗、使用環(huán)保材料等改造手段。部分設(shè)計(jì)者對(duì)綠色建筑和規(guī)劃節(jié)能的區(qū)別缺乏了解，平時(shí)較少參觀和學(xué)習(xí)其他環(huán)保型城市的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)思路和方案，不利于綠色理念的宣傳和滲透。

3.2節(jié)能資源與技術(shù)有待引進(jìn)

對(duì)于能源消耗量較大的建筑行業(yè)而言，調(diào)整以往的建筑設(shè)計(jì)模式，立足綠色理念開展建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作是響應(yīng)國家綠色節(jié)能、低碳環(huán)保政策的必要舉措。但是多年來在城市建設(shè)中，考慮成本利益和預(yù)期效益的因素仍然靠前，而使用環(huán)保材料、構(gòu)筑生態(tài)人文環(huán)境的因素則較為靠后，造成這一現(xiàn)象的主要原因是節(jié)能環(huán)保材料和技術(shù)尚未全面推廣與滲透，使用這些資源和技術(shù)需要前期投入更多的精力和更大的成本，比如太陽能、風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能需要?jiǎng)?chuàng)建發(fā)電廠、購置電熱板，故相關(guān)部門和設(shè)計(jì)者便會(huì)弱化對(duì)此類資源和技術(shù)的使用。

3.3建筑設(shè)計(jì)缺乏整體性

當(dāng)前，我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，給建筑行業(yè)帶來極大的發(fā)展空間，城市建設(shè)規(guī)模持續(xù)增長，與此同時(shí)，建筑行業(yè)的整體資源與能源消耗量也在上升。高消耗、低使用率成為我國建筑行業(yè)面臨的新問題，其根本原因主要與對(duì)綠色節(jié)能理念重視程度不夠。建筑行業(yè)雖然對(duì)城市中的住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)以及老舊區(qū)域進(jìn)行了改造，但在改造設(shè)計(jì)中較少融入綠色建筑設(shè)計(jì)元素，反而側(cè)重于讓城市更具現(xiàn)代感和時(shí)尚感，故城市建筑的整體利用率一直處于較低水平。比如在城市住宅建筑設(shè)計(jì)中，較少考慮室內(nèi)節(jié)能元素，室內(nèi)空間的建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)等都呈現(xiàn)出綠色理念缺失的問題，從而影響人類對(duì)環(huán)境舒適度的需求，未能體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的整體性、宜居性和環(huán)保性原則。

3.4綠色建筑設(shè)計(jì)監(jiān)管較薄弱

通常情況下，建筑設(shè)計(jì)中融入綠色理念不僅需要設(shè)計(jì)者的細(xì)致規(guī)劃，還需要相關(guān)部門的全方位監(jiān)管。部分地區(qū)在城市建設(shè)中，存在對(duì)節(jié)能材料偷工減料、技術(shù)運(yùn)用不夠等問題，主要原因與地方管理部門監(jiān)管不到位有關(guān)。長久以來，部分地區(qū)相關(guān)部門尚未更新經(jīng)濟(jì)低碳、綠色環(huán)保理念，致使在政策法規(guī)、建筑設(shè)計(jì)激勵(lì)政策以及評(píng)估中的監(jiān)管政策落實(shí)上有所缺漏，城市建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)中的監(jiān)管工作缺位現(xiàn)象較為明顯，給綠色節(jié)能要求的融入造成了管理上的阻礙。

4設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策

4.1注重對(duì)綠色理念的宣傳

隨著物質(zhì)生活水平的提升，大眾對(duì)建筑綠色環(huán)保的重視程度也越來越高，無論在生活還是在工作中，對(duì)周邊建筑物設(shè)計(jì)的綠色節(jié)能要求愈加嚴(yán)格，但部分設(shè)計(jì)者在城市建設(shè)中存在綠色理念缺失的問題。建筑行業(yè)需要增強(qiáng)設(shè)計(jì)者貫徹綠色理念的能力和水平，平時(shí)多集中組織一些綠色建筑分析會(huì)、研討會(huì)，或者到周邊環(huán)保型城市集中進(jìn)行參觀，并就設(shè)計(jì)理念與當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)者進(jìn)行溝通與交流，以強(qiáng)化設(shè)計(jì)者對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)的重視程度。

4.2加強(qiáng)對(duì)節(jié)能資源和技術(shù)的開發(fā)

1）科學(xué)引入可再生資源設(shè)計(jì)者為深入貫徹綠色節(jié)能理念，在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，需科學(xué)利用可再生資源，減少對(duì)不可再生資源的消耗量，如風(fēng)力資源。當(dāng)前城市中高層建筑拔地而起，但也伴隨產(chǎn)生通風(fēng)及采光問題。傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計(jì)方式不僅會(huì)消耗大量資源，而且還會(huì)污染環(huán)境，不能滿足綠色節(jié)能的需求。對(duì)此，可在高層、超高層建筑設(shè)計(jì)中引入風(fēng)能資源，使其代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)設(shè)計(jì)，從而提高對(duì)可再生資源的利用效能。2）合理引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)在綠色理念下，設(shè)計(jì)者對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮引入先進(jìn)的技術(shù)手段。杭州科技館設(shè)計(jì)采用了許多先進(jìn)的生態(tài)節(jié)能技術(shù)，比如風(fēng)能轉(zhuǎn)化技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、雨水回收技術(shù)等，既降低了建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的資源能耗，又合理利用資源回收技術(shù)，減少了污染物的排放，被評(píng)為國家三星級(jí)綠色建筑，對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)起到典型示范作用（見圖2）。

4.3重視建筑整體設(shè)計(jì)

1）位置和布局我國領(lǐng)土遼闊，人員分布十分廣泛，因此建筑設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到南北方、東西部地區(qū)的特殊性和人員分布特點(diǎn)，確定地區(qū)建筑物的位置和布局。具體來看，設(shè)計(jì)者需從各地建筑文化差異性出發(fā)，充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和建筑風(fēng)格，確定建筑位置。比如在北方，冬天氣溫較低，故建筑設(shè)計(jì)需充分利用太陽能，保證建筑物室內(nèi)溫度適宜人類居住和生活，滿足北方民眾的生活宜居需求。而南方地區(qū)夏季氣候較為炎熱，因此在建筑布局規(guī)劃中，可根據(jù)風(fēng)向的變化規(guī)律選擇建筑位置，進(jìn)而緩解南方建筑室內(nèi)的濕熱難題。2）外部公共空間在綠色理念下，建筑外部公共空間設(shè)計(jì)也是設(shè)計(jì)者需要考慮的環(huán)節(jié)。眾所周知，建筑物外部空間品質(zhì)會(huì)影響最終的節(jié)能效果，故設(shè)計(jì)者需根據(jù)建筑物的外觀特點(diǎn)和空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行綠色規(guī)劃。比如可在商業(yè)辦公區(qū)域的適當(dāng)種植綠色植物，擴(kuò)大公共綠化面積，以緩解大眾辦公疲勞、商業(yè)區(qū)建筑物溫度過高。同時(shí)，綠色植物的大面積種植還能減少商業(yè)區(qū)的噪聲，阻擋部分紫外線照射，提升人類辦公生活的宜居度，實(shí)現(xiàn)建筑綠色節(jié)能目標(biāo)。

4.4健全綠色建筑管理體系

1）健全建筑監(jiān)管的政策法規(guī)從宏觀層面上，政府與相關(guān)部門需注意加強(qiáng)對(duì)建筑監(jiān)管體系設(shè)置。在設(shè)計(jì)、施工過程中建立明確的懲罰機(jī)制，對(duì)于隨意改變或降低綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)或等級(jí)的，實(shí)行責(zé)任到人的追究制度。在建筑選材與使用階段，應(yīng)不定期進(jìn)行質(zhì)量抽查，確保材料的綠色安全。同時(shí)，政府及相關(guān)部門應(yīng)細(xì)化政策法規(guī)中的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)“綠色建筑”“節(jié)能設(shè)計(jì)”等理念進(jìn)行合理定義，針對(duì)綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的建筑材料、建筑規(guī)格、環(huán)保評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分和規(guī)定，為建筑企業(yè)解決節(jié)能設(shè)計(jì)問題提供明確的政策指引。2）完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，還需要建筑企業(yè)完善自身技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，按照有關(guān)文件中的技術(shù)要求開展節(jié)能設(shè)計(jì)。以吳中太湖新城地下商業(yè)建筑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為例，從單體與周邊環(huán)境相適應(yīng)、地下空間充分利用、綠化面積開發(fā)與保護(hù)、優(yōu)化建筑布局等指標(biāo)上進(jìn)行逐項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定。與GB/T50378—2019《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的專業(yè)指標(biāo)對(duì)比可知，蘇州建筑物的節(jié)能節(jié)源利用項(xiàng)目共有19項(xiàng)，整體節(jié)能效果較好。其他地區(qū)在建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)也可參考這一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以降低能源消耗總量。

5結(jié)語

在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者需要基于城市整體格局、預(yù)期運(yùn)營效益等多重因素，重新對(duì)城市建筑進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計(jì)，使其符合城市可持續(xù)發(fā)展的綜合化要求，確保建筑與環(huán)境協(xié)調(diào)，保證城市資源與能源的最大化利用。

參考文獻(xiàn)：

［1］李來進(jìn).綠色建筑下的建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用策略探討［J］.居舍，2021（8）：87-88.

［2］任懷堂.綠色建筑理念下建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)措施研究［J］.中國建筑裝飾裝修，2022（2）：91-93.

［3］魏玉婷.綠色建筑理念下建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)初探［J］.硅谷，2019（19）：193-194.

［4］王俊杰，何磊.節(jié)能理念在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.城市住宅，2021，28（9）：249-250.

篇2

摘要：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是國內(nèi)外土木工程行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注和討論的問題之一．結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)是一種組成較為復(fù)雜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，涉及的專業(yè)領(lǐng)域較多，如傳感器技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫建立、結(jié)構(gòu)分析等．該文主要闡述了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的背景及意義，介紹了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概念、組成及各部分的作用等，討論了國內(nèi)幾個(gè)建筑上應(yīng)用健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)例，并指出健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題及未來的發(fā)展趨勢(shì)．

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；健康監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國各地不斷涌現(xiàn)出各種大型建筑，結(jié)構(gòu)難度也不斷加大．而這些建筑物盡管經(jīng)過了大量的分析計(jì)算和反復(fù)論證，但由于真實(shí)環(huán)境的復(fù)雜性、易變性，工程設(shè)計(jì)也未必能夠全面綜合地考慮各種因素，做到萬無一失．因此，如何保證結(jié)構(gòu)在建設(shè)過程中和使用過程中的絕對(duì)安全或是在發(fā)生安全事故之前能夠給予必要警示就顯得很有必要性．需要注意的是，疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)、材料老化、環(huán)境荷載變化也考驗(yàn)著已服役的建筑，尤其是老舊建筑．對(duì)那些具有較大人流量、某些特殊的使用功能或是具有某種特殊意義的建筑，一旦發(fā)生安全事故，無疑會(huì)造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失及不利的社會(huì)影響．因此，對(duì)存在著一定危險(xiǎn)性的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行長期的監(jiān)測(cè)并進(jìn)行全面評(píng)價(jià)就顯得尤為重要．

1工程安全事故案例與研究背景

建筑的長期使用，以及荷載和環(huán)境等因素的影響，建筑結(jié)構(gòu)不可避免地會(huì)出現(xiàn)一定程度的疲勞損傷、材料變形、性能劣化．這些損傷看似細(xì)微，但在長時(shí)間的累積下難免會(huì)加速結(jié)構(gòu)的老化，導(dǎo)致建筑承載能力以及耐久度的降低，甚至引發(fā)一些重大的結(jié)構(gòu)工程安全事故，如2016年，江西省宜春市豐城電廠一座冷卻塔施工平臺(tái)發(fā)生突然倒塌事故，造成74人遇難、2人受傷，是近十幾年電力系統(tǒng)傷亡最嚴(yán)重的事故之一［1］；2004年5月23日，法國巴黎戴高樂機(jī)場(chǎng)2E候機(jī)廳頂棚在毫無預(yù)知的情況下發(fā)生突然性坍塌事故，造成4人死亡、3人受傷，究其原因是建設(shè)時(shí)安全儲(chǔ)備不足，候機(jī)廳的頂棚就一直處于“瀕臨死亡”的非常危險(xiǎn)的狀態(tài)，抵抗外力的能力一直在減弱。關(guān)于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，何愉舟等［3］提出了基于物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的智能建筑健康信息服務(wù)管理系統(tǒng)，分析設(shè)計(jì)了健康信息服務(wù)管理的物聯(lián)網(wǎng)部署和大數(shù)據(jù)處理模型，形成了智能建筑健康信息服務(wù)管理系統(tǒng)的集成框架；李懷松等［4］針對(duì)建筑物的倒塌監(jiān)測(cè)狀況，提出了基于仿真與短信平臺(tái)的建筑物健康遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)；歐進(jìn)萍、李宏男、李惠、周奎、王小波、李鋼等［5－10］等對(duì)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)組成及其功能進(jìn)行了分析，比如傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、損傷識(shí)別與安全性評(píng)定系統(tǒng)，及其工程應(yīng)用．無疑，利用傳感器和無線傳輸設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，可以將一些單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)或危險(xiǎn)系數(shù)高的工作交由人工智能處理，那么在節(jié)省人力資源、降低發(fā)生工程安全事故的可能性的同時(shí)，在技術(shù)上還能避免因?yàn)榇罅恐貜?fù)操作使技術(shù)人員產(chǎn)生疲勞所引起的工作誤差．

2健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

2．1基本概念

健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是以結(jié)構(gòu)、巖土以及生命線工程等為監(jiān)測(cè)對(duì)象，綜合傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等，由安裝在結(jié)構(gòu)上的傳感器硬件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)處理與管理等軟件系統(tǒng)構(gòu)成．健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過對(duì)結(jié)構(gòu)的荷載與環(huán)境作用以及結(jié)構(gòu)的性能與響應(yīng)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、收集、處理、分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)正常使用水平與安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定和預(yù)警．它可以提供結(jié)構(gòu)日常養(yǎng)護(hù)管理和維修加固的科學(xué)依據(jù)，明顯提升結(jié)構(gòu)的整體管理水平，及早預(yù)防診斷結(jié)構(gòu)的病害，進(jìn)而可以最大程度地保證結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營和結(jié)構(gòu)使用壽命。

2．2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及構(gòu)成

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的健康檢測(cè)系統(tǒng)，憑借各種傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、位移、撓度、振動(dòng)速度、加速度等力學(xué)參數(shù)的變化，以及溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、地震等外界環(huán)境因素的變化，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器設(shè)備和結(jié)構(gòu)的代表性部位和主要構(gòu)件，達(dá)到互聯(lián)互通，并采用遠(yuǎn)程監(jiān)控與云計(jì)算技術(shù)，建立全面、安全、有效、科學(xué)的智能監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)時(shí)了解結(jié)構(gòu)的安全情況．

2．2．1傳感器系統(tǒng)

傳感器系統(tǒng)主要組成是各種傳感器等硬件．該系統(tǒng)的主要功能是采集結(jié)構(gòu)分析所必須的參數(shù)，然后通過電、光、聲、熱等形式輸出．它處于整個(gè)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最底層，同時(shí)也是整個(gè)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的子系統(tǒng)，可以獲得結(jié)構(gòu)的加速度、應(yīng)變、應(yīng)力、溫度、風(fēng)速等參數(shù)．實(shí)際布置時(shí)可根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)，對(duì)所需的監(jiān)測(cè)參數(shù)類型進(jìn)行判定、選擇，并結(jié)合監(jiān)測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇特定的監(jiān)測(cè)方式，進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的合理布置。傳感器對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的采集是通過數(shù)據(jù)采集軟件來控制的．普通數(shù)據(jù)采集軟件包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)備份、采集控制、數(shù)據(jù)預(yù)處理、參數(shù)配置等功能模塊．?dāng)?shù)據(jù)采集模塊根據(jù)采樣策略，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集．?dāng)?shù)據(jù)顯示模塊可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以一種非常直觀的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，比如想查看歷史數(shù)據(jù)，可以將歷史數(shù)據(jù)以圖表的形式進(jìn)行回放．存儲(chǔ)備份模塊可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為了防止數(shù)據(jù)丟失還可以進(jìn)行自動(dòng)本地存儲(chǔ)備份．

采集控制模塊的功能是根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目特點(diǎn)，依照存儲(chǔ)策略，合理進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如閥值采集、出發(fā)采集等．?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理模塊的功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波去噪，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)就進(jìn)行報(bào)警等．參數(shù)配置模塊支持參數(shù)設(shè)置，并根據(jù)監(jiān)測(cè)需求，進(jìn)行監(jiān)測(cè)類型、數(shù)量的增減、數(shù)據(jù)的標(biāo)定值、換算等設(shè)定．常見的數(shù)據(jù)采集軟件具有以下特點(diǎn)：1）C／S結(jié)構(gòu)，基于VisualC＋＋平臺(tái)開發(fā)，穩(wěn)定可靠；2）具有多種接口類型，支持常用的串口、PCI、PXI、網(wǎng)口等硬件通訊方式，實(shí)用性強(qiáng)；3）數(shù)據(jù)采集內(nèi)容豐富，對(duì)工程中常用的19種監(jiān)測(cè)內(nèi)容的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行軟件集成；4）操作簡介實(shí)用，軟件將常用傳感器參數(shù)設(shè)置等交由用戶自定義，提高了軟件在工程中的通用性；5）多類型化顯示，可對(duì)同類傳感器依照傳感器數(shù)目，分為1／2／4／9／16格進(jìn)行顯示；6）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多元化，包括本地存儲(chǔ)和局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)支持工程中的常用數(shù)據(jù)庫；7）軟件安全性好，根據(jù)功能使用權(quán)限的多少，對(duì)用戶進(jìn)行級(jí)別劃分，分為高級(jí)管理員、普通管理員等兩種，以區(qū)別不同用戶對(duì)軟件的使用權(quán)限，提高了軟件的安全性．

2．2．2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是將傳感器系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集軟件里，然后進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析等．傳輸系統(tǒng)有兩個(gè)區(qū)別很大的分支，一個(gè)是無線傳輸系統(tǒng)，另一個(gè)是有線傳輸系統(tǒng)．隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，無線傳輸技術(shù)得以快速發(fā)展，無線傳輸技術(shù)穩(wěn)定性、精確性等先天劣勢(shì)得到了很大的改善．無線傳輸方式相對(duì)于有線傳輸方式來講，施工簡單、安裝方便等方面的優(yōu)勢(shì)就更加明顯．目前比較流行的無線傳輸系統(tǒng)是由多通道無線化采集節(jié)點(diǎn)、基站、無線通信協(xié)議、計(jì)算機(jī)及采集處理軟件組成的以數(shù)據(jù)為中心的無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)．無線傳輸系統(tǒng)性能優(yōu)越，安裝簡便，可同時(shí)采集多種不同類型傳感器數(shù)據(jù)，其兼容性好，節(jié)點(diǎn)與基站的穩(wěn)定傳輸距離可達(dá)1000m以上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、無線傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理等多種功能．

2．2．3數(shù)據(jù)管理、分析及評(píng)價(jià)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要對(duì)由傳感器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)采集、傳輸而來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、匯總、存儲(chǔ)等，同時(shí)借助結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析與評(píng)價(jià)．結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法需要數(shù)學(xué)上一些算法，常用的有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換法和Hilbert－Huang變換法、動(dòng)力指紋分析法、遺傳算法、模型修正與系統(tǒng)識(shí)別法等．對(duì)于一般的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其功能可以分為下面5個(gè)模塊：1）數(shù)據(jù)管理模塊．根據(jù)不同類型，先對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層、分類，然后高效存儲(chǔ)，進(jìn)行統(tǒng)一有效管理．2）用戶界面模塊．結(jié)構(gòu)三維模型展示，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)定結(jié)果，預(yù)警信息，顯示系統(tǒng)狀態(tài)．3）數(shù)據(jù)分析模塊．對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和全面數(shù)據(jù)分析．（4）安全評(píng)定與預(yù)警模塊．實(shí)時(shí)安全評(píng)定與自動(dòng)化在線預(yù)警，特殊事件專項(xiàng)評(píng)定，綜合安全預(yù)警．5）報(bào)告報(bào)表模塊．根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果、安全評(píng)定結(jié)果等自動(dòng)生成月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)，提供特殊事件后的專項(xiàng)評(píng)定報(bào)告報(bào)表．結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控系統(tǒng)魯棒性主要體現(xiàn)在以下方面：1）強(qiáng)大的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理分析能力．能快速地對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、統(tǒng)計(jì)分析、特殊分析等．2）分析全面，評(píng)定準(zhǔn)確，通用性強(qiáng)．為結(jié)構(gòu)提供專家級(jí)別的數(shù)據(jù)分析與安全評(píng)定，滿足各種監(jiān)測(cè)工程的需求．3）實(shí)時(shí)、多級(jí)別、多方式預(yù)警．對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行不同等級(jí)的在線預(yù)警，并給出建議；預(yù)警信息可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面、Email、短信、廣播等多種方式送達(dá)至用戶．4）完善的數(shù)據(jù)管理，為結(jié)構(gòu)提供“全壽命服役信息檔案”．5）用戶界面友好清晰．交互性強(qiáng)，3D模型展示，畫面內(nèi)容豐富．6）報(bào)告報(bào)表可以自行生成，而且內(nèi)容全面．提供數(shù)據(jù)分析、安全評(píng)定、專項(xiàng)評(píng)定等報(bào)告報(bào)表，給日常的運(yùn)營維護(hù)提供全面有效的參考．7）安全性好．多用戶權(quán)限對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行管理，為每類用戶分配不同的操作和管理權(quán)限．8）穩(wěn)定易用、平滑易用．基于Window平臺(tái)開發(fā)，長期運(yùn)行穩(wěn)定，方便易用；系統(tǒng)平滑升級(jí)，節(jié)約用戶軟硬件投資和運(yùn)營維護(hù)成本．

3應(yīng)用實(shí)例健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

主要是針對(duì)建筑物的健康狀況進(jìn)行監(jiān)控、分析、評(píng)價(jià)等，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土木工程各個(gè)方向，如對(duì)于交通工程，可以應(yīng)用到橋梁、隧道、機(jī)場(chǎng)、鐵路、公路、碼頭、軌道交通等；對(duì)于建筑物，可以應(yīng)用到高層建筑、體育場(chǎng)館、博物館、古建筑海洋平臺(tái)等；對(duì)于水利工程，可以應(yīng)用到堤壩、水電站、水閘、船閘、渡槽等；對(duì)于電力工程，可以應(yīng)用到輸電線塔、核電站變電站、電力電纜等；對(duì)于生命線工程，可以應(yīng)用到輸油管道、燃?xì)夤芫W(wǎng)、供水管網(wǎng)城市排水管道等；對(duì)于巖土工程，可以應(yīng)用到邊坡、滑坡、基坑、基礎(chǔ)、地下空間、尾礦庫等；對(duì)于特種設(shè)備，可以應(yīng)用到儲(chǔ)油罐、港口起重機(jī)、公路鐵路架橋機(jī)、造船門機(jī)、建筑塔機(jī)等．

3．1東營黃河公路大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

山東東營黃河公路大橋主橋總長為652．8m，每跨的長度分別為116m、200m、220m、200m、116m．結(jié)構(gòu)采用了預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)－連續(xù)組合梁．該橋是國內(nèi)第一個(gè)進(jìn)行施工監(jiān)控、荷載試驗(yàn)及運(yùn)營健康監(jiān)測(cè)等三位一體全壽命性能監(jiān)測(cè)的橋梁，布設(shè)光纖光柵傳感器1800余個(gè)，也是目前世界上光纖光柵應(yīng)用數(shù)量最多的橋梁．針對(duì)項(xiàng)目的需要，對(duì)該橋的幾何線形、結(jié)構(gòu)應(yīng)變、溫度及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了施工監(jiān)測(cè)；荷載試驗(yàn)內(nèi)容有靜載試驗(yàn)、模態(tài)試驗(yàn)及動(dòng)載試驗(yàn)三種；運(yùn)營監(jiān)測(cè)方面，對(duì)溫度、結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、位移及線性、震動(dòng)加速度、車輛荷載及車輛視頻等進(jìn)行實(shí)施在線監(jiān)測(cè)．該項(xiàng)目于2002年開始進(jìn)行施工監(jiān)控，2005年7月進(jìn)行荷載試驗(yàn)，8月實(shí)施運(yùn)營健康監(jiān)測(cè)［13］．

3．2湖南吉茶高速公路矮寨大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

矮寨大橋是一座鋼桁架勁梁單跨懸索橋，主跨長1176m．矮寨大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共使用各類傳感器112個(gè)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)矮寨大橋的風(fēng)速風(fēng)向、降雨量、溫濕度等環(huán)境氣象數(shù)據(jù)以及伸縮縫位移、鎖夾位移、吊索拉力、橋主梁與橋塔的應(yīng)力應(yīng)變、加速度和位移等結(jié)構(gòu)相應(yīng)數(shù)據(jù)．2013年系統(tǒng)建成運(yùn)行［14］．

3．3國家游泳中心健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

國家游泳中心（水立方）是一個(gè)非常具有代表性和標(biāo)志性的建筑，建筑總面積達(dá)到80000m2，長和寬均為177m，高度達(dá)到30m．水立方的主體結(jié)構(gòu)由三大部分組成，分別是鋼筋混凝土框架筒體結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)和ETFE膜充氣枕．水立方鋼膜結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從2004年開始設(shè)計(jì)，隨后投入使用，其監(jiān)測(cè)對(duì)象是水立方的鋼膜結(jié)構(gòu)，對(duì)溫度、風(fēng)荷載、關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變、鋼膜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)等進(jìn)行了施工與運(yùn)營監(jiān)測(cè)，對(duì)國家游泳中心鋼結(jié)構(gòu)工程施工及運(yùn)營管理進(jìn)行自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)［15］．

4結(jié)語健康監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前景

廣闊，發(fā)展空間巨大，已經(jīng)引起了土木工程行業(yè)和其他相關(guān)行業(yè)的極大關(guān)注．美國和歐洲定期舉辦國際性的健康監(jiān)控系統(tǒng)的研討會(huì)，一定程度上推動(dòng)了健康監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展．結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖有較大的發(fā)展空間，且具有一定量的工程經(jīng)驗(yàn)，但還存在著一些問題和需要改進(jìn)的地方．

1）新型傳感器的發(fā)展．傳感器系統(tǒng)作為整個(gè)健康監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其建設(shè)直接影響著整個(gè)健康監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)良．而傳感器系統(tǒng)中的核心部件就是傳感器，未來研究應(yīng)著重如何提高傳感器的精確度、穩(wěn)定性等性能，以增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性．

2）傳感器的布置．傳感器系統(tǒng)是整個(gè)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，單個(gè)傳感器的精度、穩(wěn)定性等直接關(guān)系到采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，進(jìn)而影響系統(tǒng)的優(yōu)劣，同時(shí)對(duì)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作用的能否充分發(fā)揮有著重要影響．

3）通用的損傷量化指標(biāo)可對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行量化，便于不同建筑、同一建筑的不同階段的直觀比較．我國相關(guān)行業(yè)關(guān)于健康監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用仍缺乏標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的支撐．

參考文獻(xiàn)：

［1］張毅剛，薛素鐸，楊慶山．大跨空間結(jié)構(gòu)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

［2］姚激，顧嗣淳．巴黎戴高樂機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓倒塌事故原因初析［J］．建筑結(jié)構(gòu)，2006，36（1）：96－97．

［3］何愉舟，韓傳峰．基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的智能建筑健康信息服務(wù)管理系統(tǒng)構(gòu)建［J］．建筑經(jīng)濟(jì)，2015，36（5）：101－106．

［4］李懷松，陳響亮，梁意文．建筑物健康遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］．計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2009（9）：96－100．

［5］歐進(jìn)萍．土木工程結(jié)構(gòu)用智能感知材料、傳感器與健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)現(xiàn)狀［J］．功能材料信息，2005，8（5）：12－22．

［6］李宏男，高東偉，伊廷華．土木工程健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究狀況與進(jìn)展［J］．力學(xué)進(jìn)展，2008，38（2）：151－166．

［7］李惠，鮑躍全，李順龍，等．結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程［J］．工程力學(xué)，2015，32（8）：1－7．

［8］周奎，王琦，劉衛(wèi)東，等．土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的研究進(jìn)展綜述［J］．工業(yè)建筑，2009，39（3）：96－102．

［9］王小波．鋼結(jié)構(gòu)施工過程健康監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用［D］．杭州：浙江大學(xué)，2010．

［10］李鋼．基于通信技術(shù)的土木工程健康狀態(tài)信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究［D］．西安：長安大學(xué)，2010．

［11］胡軍．荊岳大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究及應(yīng)用［D］．武漢：武漢理工大學(xué)，2012．

［12］楊禮東．大連體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)［D］．大連：大連理工大學(xué)，2013．

［13］李惠，楊光煥，馬玉文，等．東營黃河公路大橋工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．公路交通科技，2008，46（10）：18－21．

［14］胡柏學(xué)，黃浩，曾威．基于健康監(jiān)測(cè)的懸索橋吊索疲勞可靠性評(píng)估［J］．公路交通科技，2015，32（6）．76－80．