(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210508018.7 (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 安徽省建 设工程测试研究院有限责 任公司 地址 230000 安徽省合肥市包河区花园大 道9号 (72)发明人 刘金锁　谭奇　张长雷　余乐　 苏艳艳　吴加琪　方鸿铭　 (74)专利代理 机构 铜陵市嘉同知识产权代理事 务所(普通 合伙) 34186 专利代理师 吴晨亮 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/14(2006.01)G06F 119/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 房屋建筑结构的安全监测系统及其建立、 监 测方法 (57)摘要 本发明公开了房屋建筑结构的安全监测系 统及其建立、 监测方法， 包括： 数据采集系统， 所 述数据采集系统包括布置于不同楼层受力关键 位置的加速度振动传感器； 数据中端处理系统， 所述数据中端处理系统用于接收数据采集系统 传输的振动信号并对其进行信号处理及健康阈 值判断， 并传输于监测系统终端显示； 终端监测 系统平台， 所述终端监测系统平台与数据中端处 理系统信号连接， 用于房屋建筑界结构各构件的 健康形象化展示与全时监测诊断。 本发明的有益 效果是完成房屋建筑界结构各构件的健康形象 化展示与全时监测诊断， 实现了房屋建筑结构的 远程、 实时、 连续监测， 完成了房屋安全性系统监 测诊断， 保证 了用户的财产和生命安全。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114722480 A 2022.07.08 CN 114722480 A 1.房屋建筑结构的安全监测系统， 其特征是： 包括： 数据采集系统， 所述数据采集系统 包括布置于不同楼层受力 关键位置的加速度振动传感器； 数据中端处理系统， 所述数据中 端处理系统用于接收数据采集系统传输的振动信号并对其进 行信号处理及健康阈值判断， 并传输于监测系统终端显示； 终端监测系统平台， 所述终端监测系统平台与数据中端处理 系统信号连接， 用于房屋建筑界结构各构件的健康形象化展示与全时监测诊断。 2.如权利要求1所述的房屋建筑结构的安全监测系统， 其特征是： 所述受力关键位置是 房屋底层梁或柱。 3.如权利要求1所述的房屋建筑结构的安全监测系统， 其特征是： 所述终端监测系统平 台是终端电脑服 务器， 通过网线与数据中端处 理系统连接 。 4.如权利要求1所述的房屋建筑结构的安全监测系统， 其特征是： 所述加速度振动传感 器是基于 MEMS系统的开发的。 5.如权利要求1 ‑4任一所述的房屋建筑结构的安全监测系统 的建立方法， 其特征是： 包 括以下步骤： (1)、 结合房屋建筑设计图纸及现场调 查， 在终端监测系统平台上建立房屋结 构模型， 着重体现柱、 梁、 板和墙等主要受力构件的具体位置分布； (2)、 布置加速度振动传 感器于所需重点监测的主要受力构件附近， 确保其完全耦合， 同时完成其与数据中端处理 系统的通讯检测， 保证各构件振动信号全时传输； (3)、 在房屋结构模型上结合实际的加速 度振动传感器位置展示， 同时根据加速度振动传感器的实际布置位置结合轴线号分别多个 列表展示各构件健康状况； (4)、 所述数据中端处理系统全时接收各构件位置附近加速度振 动传感器采集数据， 实时处理各加速度振动传感器的全时振动信号并输出各构件的结构监 测结果实时传输 至终端监测系统平台。 6.如权利要求1 ‑4任一所述的房屋建筑结构的安全监测系统 的监测方法， 其特征是： 包 括以下步骤： (1)、 所述数据中端处理系统对全时的振动数据进行一个时频变换处理， 通过 开展集合经验模态分解， 将原始震动数据以1s为单位长度分解为不同的IMF分量， 每一个 IMF分量对应的单独主频的震动信号， 分别对每一个IMF分量做FFT， 挑选出5Hz以下的对应 IMF分量在5Hz以下的模态中分别选取1 ‑2Hz的对应模态记为E响， 挑选出2 ‑5Hz的对应模态记 为E固， 对这两个模态的信号求其能量总和， 引入健康判定参数i＝E响/E固， 当i超过设定的阈 值时诊断为不健康状态， 当i小于 设定的阈值时诊断为健康状态； (2)、 将健康状态或不健康 状态反馈至终端监测系统平台， 并在终端监测系统平台进行形象化展示， 在加速度振动传 感器布置于各受力 关键位置的示意位置进行红绿灯闪烁显示， 健康状态显示为绿灯， 不健 康状态则显示 为红灯。 7.如权利要求6所述的房屋建筑结构的安全监测系统 的监测方法， 其特征是： 所述集合 经验模态分解包括以下步骤： 1)将原始信号x(t)中多 次添加均值为0、 标准差为ε的高斯白 噪声ni(t)， 即: xi(t)＝x(t)+ni(t)   (1) 其中， xi(t)为第i次加入高斯白噪声的信号； 2)对各xi(t)分别进行E MD， 得到若干个模态cij(t)和1个余项ri(t)。 3)重复步骤1)和步骤2)计算 N次， 对分解出的IMF分量进行平均运 算， 即 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114722480 A 2其中， cij(t)为第i次加 入白噪声后， 分解得到的第j个IMF分量； c1(t),c2(t),…,cj(t) 依次为从高频到低频的IMF分量； 4)抽取第j个IMF分量， 终止条件 采用标准差Sd控制； EEMD最终结果可表示 为： 8.如权利要求7所述的房屋建筑结构的安全监测系统 的监测方法， 其特征是： 所述标准 差Sd取0.2‑0.3。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114722480 A 3