基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法技术

本发明专利技术公开了基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法,该方法步为骤利用传感器对建筑进行监测，得到监测数据；利用屈服准则，建立建筑材料的形变状态方程；计算建筑材料的形变增量值与弹性值；依据流动法则获得建筑材料的形变矩阵；建立混凝土的等效应力应变模型；建立建筑物裂缝模型；建立建筑结构形变点的位置坐标方程；依据建筑结构形变点的位置坐标点获取回归平面；确定建筑的形变状态；建立钢筋黏结应变模型；判断形变量是否超过规定值，若超过则采取补救措施，若没有超过，重复监测，本方法可对建筑物的稳定性进行有效监测，及时有效的预防安全事故的发送。效的预防安全事故的发送。效的预防安全事故的发送。

【技术实现步骤摘要】
基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法


[0001]本专利技术涉及建筑稳定性的领域,尤其涉及基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展,城市建设取得了飞越发展,对于建筑而言,稳定性至关重要,虽然经过长期发展,建筑无论是结构选型还是施工技术,均取得了重大进展,但有的建筑结构性能依然难以满足抗震要求,尤其是在地震多发、易发地区,对建筑结构采取抗震加固措施尤为必要,也唯有如此，方可有效抵抗地震灾害,并降低影响和损失。
[0003]随着我国房地产行业的爆发式发展，广大人民群众的住房条件得到了较大改善，高层和超高层建筑层出不穷。但是，随着时间的推移，建筑物不可避免地会发生结构性变化，例如形变和沉降等可能导致较大的安全问题。因此，为了对上述安全隐患进行有效预防，需要对建筑物结构各个方面的参数指标进行准确的监测，以便合理评估其健康状态。
[0004]目前，针对建筑物稳定性的监测主要包括两个方向1）采用各种力学传感设备进行应力应变的监测；2）采用各种学科交叉技术（计算机、传感网和图像处理等）进行建筑结构的位移监测。但是，所提出的监测方法的精度仍不够理想。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的缺点与不足,本专利技术提供基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法，该方法步骤为：步骤S1：利用传感器对建筑进行监测，得到监测数据；传感器包括数字压力传感器步骤S2：利用屈服准则，建立建筑材料的形变状态方程；步骤S3：计算建筑材料的形变增量值与弹性值；步骤S4：依据流动法则获得建筑材料的形变矩阵；步骤S5：建立混凝土的等效应力应变模型；步骤S6：建立建筑物裂缝模型；步骤S7：建立建筑结构形变点的位置坐标方程；步骤S8：构建三维立体坐标,对设定的建筑结构形变测量点采集到的建筑结构数据信息进行全方位的检测，依据建筑结构形变点的位置坐标点获取回归平面；步骤S9：确定建筑的形变状态；步骤S10：建立钢筋黏结应变模型；步骤S11：判断形变量是否超过规定值，若超过则采取补救措施，若没有超过，重复步骤S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10。
[0007]进一步地，所述建筑材料形变状态方程，表达式为：
其中，表示建筑材料形变状态，表示建筑材料的形变应力值，b表示屈服准则中的形变硬化函数，c和d分别表示建筑材料变形后x轴和y轴两个方向的回归系数，σ表示建筑材料变形的角度；所述建筑材料的形变增量值与弹性值，表达式为：其中，d(θ)表示形变增量值的积分运算，表示建筑材料形变量的方差的积分运算，表示建筑材料单次形变的最大值的积分运算，d(λ)表示建筑材料弹性值的积分运算，[B]表示建筑材料的弹性系数。
[0008]进一步地，所述建筑材料形变矩阵，表达式为：其中，表示建筑材料单次形变的最大值，υ表示建筑材料形变增量系数，表示对形变应力求偏导运算，表示建筑材料形变矩阵，[B]表示建筑材料的弹性系数，T表示矩阵的转置运算，C表示形变系数矩阵。
[0009]进一步地，所述混凝土的等效应力应变模型，表达式为：其中，λ表示混凝土的弹性值，D0表示混凝土的弹性模量初始值，D1表示混凝土发生应变在割线的峰值点模量，D2表示混凝土发生应变在切线模量,θ表示正常情况下混凝土的受压峰值,θ0表示混凝土的等效受压峰值；混凝土的弹性值的指数形式，表达式为：其中，h
i
和θ
i
分别表示为混凝土的抗压强度和开裂应变,θ表示正常情况下混凝土的受压峰值,表示调整系数，e表示自然常数。
[0010]进一步地，所述建筑裂缝模型，表达式为：
其中，表示建筑沿k方向产生的裂缝应力应变，表示建筑沿q方向产生的裂缝应力应变，表示建筑沿kq方向产生的裂缝应力应变，D2表示混凝土发生应变在切线模量,表示建筑应力传递系数;应力传递系数的表达式为：其中，和分别表示建筑裂缝原始系数和发送形变后的应力传递系数，表示调整系数，e表示自然常数，θ表示正常情况下混凝土的受压峰值，θ
i
表示混凝土的开裂应变。
[0011]进一步地，所述建筑结构形变点的位置坐标方程，表达式为：其中，、、分别表示建筑结构形变点位置的横坐标值、纵坐标值、竖坐标值，H1表示建筑的测量点与坐标之间的距离，ω1和η1都表示方向值；当建筑发生形变后结构形变点的位置坐标，表达式为：其中，、、分别表示建筑发生形变后结构形变点位置的横坐标值、纵坐标值、竖坐标值，表示方向增量值。
[0012]进一步地，所述依据建筑结构形变点的位置坐标点获取回归平面，表达式为：其中，,,分别表示为建筑结构变形后三个方向的回归系数，L表示常数；建筑结构在形变后的测量点的残差在回归平面中的表达式为:其中，W
zn
表示残差值，表示坐标中的第n个数据，、、分别表示为建筑结构变形后三个方向的回归系数的导数。
[0013]进一步地，所述确定建筑变形状态，表达式为：
其中，χ、ι、μ表示为建筑在形变作用下的变形法线向量与三维立体坐标的夹角,,,分别表示为建筑结构变形后三个方向的回归系数。
[0014]进一步地，所述钢筋黏结应变模型，表达式为：其中，表示钢筋的形变量，表示钢筋形变后的长度，表示钢筋形变前的长度，表示钢筋的形变系数，π表示圆周率，表示钢筋的直径，表示钢筋长度的变化量。
[0015]有益效果：本专利技术通过提出一种基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法，利用传感器监测建筑材料及建筑物的数据，结合通过多种模型结合的人工智能算法对监测的数据进行解算，本专利技术中所提的模型通过利用现有的理论基础与建筑的稳定性相结合，该方法理解简单，模型的可操作性强，克服了现有所提出的监测方法的精度不够理想的缺点，可对建筑物的稳定性进行有效监测，从而保证人民的生命安全，及时有效的预防安全事故的发送。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的方法步骤流程图；图2为本专利技术的系统架构图。
具体实施方式
[0017]需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合,下面结合附图和有具体实施例对本申请作进一步详细说明。
[0018]如图1所示,基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法，该方法步骤为：步骤S1：利用传感器对建筑进行监测，得到监测数据；本专利技术所提出的传感器包括利用振弦式传感器对建筑物裂缝进行监测，利用UWB传感器对建筑物的位置坐标进行监测，利用数字压力传感器对钢筋进行形变监测。
[0019]振弦式传感器制成的测裂缝计专门用于监测现有裂缝及接缝的大小，传感器移动范围由传感器内拉伸弹簧控制，拉伸弹簧与振弦串联，这样不但增加了振弦的张力而且使得大部分位移得以缓冲，长基座的振弦位移传感器可以长达3m，广泛用于监测大型混凝土浇筑施工期间的温度裂缝，本专利技术振弦式传感器利用的是MLZX振弦式位移传感器，该传感器量程300mm以下，使用温度范围是
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法，其特征在于,该方法步骤为：步骤S1：利用传感器对建筑进行监测，得到监测数据；步骤S2：利用屈服准则，建立建筑材料的形变状态方程；步骤S3：计算建筑材料的形变增量值与弹性值；步骤S4：依据流动法则获得建筑材料的形变矩阵；步骤S5：建立混凝土的等效应力应变模型；步骤S6：建立建筑物裂缝模型；步骤S7：建立建筑结构形变点的位置坐标方程；步骤S8：构建三维立体坐标,对设定的建筑结构形变测量点采集到的建筑结构数据信息进行全方位的检测，依据建筑结构形变点的位置坐标点获取回归平面；步骤S9：确定建筑的形变状态；步骤S10：建立钢筋黏结应变模型；步骤S11：判断形变量是否超过规定值，若超过则采取补救措施，若没有超过，重复步骤S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10。2.如权利要求1所述的基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法，其特征在于，所述建筑材料形变状态方程，表达式为：其中，表示建筑材料形变状态，表示建筑材料的形变应力值，b表示屈服准则中的形变硬化函数，c和d分别表示建筑材料变形后x轴和y轴两个方向的回归系数，σ表示建筑材料变形的角度；所述建筑材料的形变增量值与弹性值，表达式为：其中，d(θ)表示形变增量值的积分运算，表示建筑材料形变量的方差的积分运算，表示建筑材料单次形变的最大值的积分运算，d(λ)表示建筑材料弹性值的积分运算，[B]表示建筑材料的弹性系数。3.如权利要求1所述的基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法，其特征在于，所述建筑材料形变矩阵，表达式为：其中，表示建筑材料单次形变的最大值，υ表示建筑材料形变增量系数，表示对形变应力求偏导运算，表示建筑材料形变矩阵，[B]表示建筑材料的弹性系数，T表示矩阵的转置运算，C表示形变系数矩阵。4.如权利要求1所述的基于人工智能和传感器的建筑稳定性监测方法，其特征在于，所
述混凝土的等效应力应变模型，表达式为：其中，λ表示混凝土的弹性值，D0表示混凝土的弹性模量初始值，D1表示混凝土发生应变在割线的峰值点模量，D2表示混凝土发生应变在切线模量,θ表示正常情况下混凝土的受压峰值,θ0表示混凝土的等效受压峰值；混凝土的弹性值的指数形式，表达式为：其中，h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文曦，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：