項(xiàng)目概述
該項(xiàng)目是聚華科技獨(dú)立承擔(dān)的古建筑行業(yè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目，項(xiàng)目范圍包括監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)設(shè)備生產(chǎn)、工程施工、軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及集成和后期系統(tǒng)維護(hù)工作。
此項(xiàng)目監(jiān)測(cè)對(duì)象為成都市第一批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位的古塔建筑，該塔總高67米，頂層檐口標(biāo)高53米，磚木結(jié)構(gòu)，共11層。塔體結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhì)的劣化，塔結(jié)構(gòu)性能已較差，已出現(xiàn)較多的結(jié)構(gòu)病害，存在著一定的安全隱患。結(jié)構(gòu)病害主要集中在外木廊上，隨著木材材質(zhì)的不斷老化、糟朽，木構(gòu)件的壓縮緩慢持續(xù)發(fā)展，加上層數(shù)多，累積變形大，導(dǎo)致每層樓面外木廊均相對(duì)磚砌塔身沉降，導(dǎo)致外木廊樓面傾斜、木柱彎折、木柱傾斜、木構(gòu)件拔榫等一系列的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)安全性較差，結(jié)構(gòu)性能仍在不斷下降之中，且其對(duì)外界荷載的變化和外界的攏動(dòng)均較敏感，故為監(jiān)控塔結(jié)構(gòu)性能的變化，為探尋影響塔結(jié)構(gòu)性能的各個(gè)因素及相互間的量化關(guān)系，需建立有效、開(kāi)放、先進(jìn)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)體系，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、全面、全天候、高頻率、高精度的監(jiān)測(cè)。
監(jiān)測(cè)內(nèi)容
監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：木結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化、結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)裂縫、環(huán)境溫濕度、風(fēng)速。
總體設(shè)計(jì)
傳感設(shè)備采用聚華光纖光柵傳感體系，系統(tǒng)選用無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)從前端傳輸?shù)奖O(jiān)控服務(wù)器，并通過(guò)云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)共享和存儲(chǔ)，業(yè)主可以方便的通過(guò)手機(jī)、ipad等終端設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控。解調(diào)設(shè)備為4臺(tái)光纖光柵解調(diào)儀和1臺(tái)機(jī)電信號(hào)采集儀，在工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)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(kuò)容，預(yù)留一根主光纜，即兩根24芯光纜。
產(chǎn)品選型
應(yīng)變監(jiān)測(cè)：聚華光纖光柵貼片式表面應(yīng)變計(jì)
裂縫監(jiān)測(cè)：聚華光纖光柵裂縫計(jì)
擾度監(jiān)測(cè)：聚華光纖光柵位移計(jì)
結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)：聚華光纖光柵溫度計(jì)
風(fēng)速監(jiān)測(cè)：聚華機(jī)電式風(fēng)速儀
結(jié)構(gòu)變形：聚華機(jī)電式傾角儀
數(shù)據(jù)采集：聚華光纖光柵機(jī)架式快速解調(diào)儀、機(jī)電信號(hào)采集系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)：聚華光纖光柵在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
云服務(wù)器：阿里云服務(wù)器
工程說(shuō)明
在監(jiān)測(cè)方案中，根據(jù)塔體結(jié)構(gòu)對(duì)各塔層的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及其測(cè)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在方案中明細(xì)了各類(lèi)型傳感器安裝位置及要求。
勘察裂縫計(jì)安裝位置及其固定方式，在古建筑監(jiān)測(cè)中，無(wú)損監(jiān)測(cè)是重點(diǎn)要求，工程對(duì)傳感器固定和布線(xiàn)走線(xiàn)都有嚴(yán)格限制，在施工過(guò)程中，利用膠粘技術(shù)替代機(jī)械螺栓固定方式。
該項(xiàng)目中，對(duì)施工過(guò)程的支護(hù)鋼結(jié)構(gòu)也進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，以分析古建筑修復(fù)施工對(duì)塔體結(jié)構(gòu)的影響。技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試裂縫計(jì)，裂縫計(jì)安裝采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)張拉方式，每只傳感器安裝后進(jìn)行技術(shù)調(diào)校，已確保量程居中。
安裝完成的機(jī)電式風(fēng)速計(jì)，該風(fēng)速計(jì)采用485信號(hào)線(xiàn)與采集儀連接，該機(jī)電采集儀采集的數(shù)據(jù)和光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)采集的波長(zhǎng)信號(hào)匯集在統(tǒng)一的云服務(wù)器并進(jìn)行處理。
安裝之后的機(jī)電式溫濕度計(jì)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與光纖傳感器系統(tǒng)無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)了新型傳感測(cè)量技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)電式傳感技術(shù)的完整融合。
安裝后的棱鏡，配合全站儀人工測(cè)量，該系統(tǒng)完整實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)物的雙向位移測(cè)量。
從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析來(lái)看，能夠反映出修繕施工對(duì)塔體的輕微影響以及塔體結(jié)構(gòu)隨天氣溫度發(fā)生輕微變化的情況。
該系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了光纖傳感技術(shù)在古建領(lǐng)域的工程化應(yīng)用，對(duì)于研究古建筑修繕施工中，重要木梁結(jié)構(gòu)的承載受力和變形情況具有很實(shí)際的意義。該系統(tǒng)還包括了自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)、人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)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(shí)3個(gè)月，截至編稿，該系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指標(biāo)正常。