[01094042]建筑结构健康监测系统的研发和应用

该项目属于土木建筑与传感器、物联网、人工智能交叉的学科领域，是智能建造在工程领域的研发和应用。 该项目针对超高层建筑和大跨度空间结构，持续系统地进行建筑结构健康监测通用系统的研发和工程应用。在重大建设项目中专门开发结构健康监测系统，进行结构性态监测和损伤识别预警，是现代结构工程研究和应用的新支柱。然而，由于测试项目、设备选择、传感原理、数据协议、评估方法等的差异，以往的健康监测系统均按建设项目逐个开发，项目间数据不共享、不兼容、不具备普遍适用性。该项目依托传感技术、信息技术、人工智能技术，开展了10余年跨学科领域的理论研究、设备试验、系统开发和工程实践，突破了建筑结构健康监测关键技术普遍适用性的难题，研制了具有自主知识产权、全面国产化的建筑结构健康监测通用系统，相比类似系统，整体成本减少50％以上，形成了集研发、制造、安装、评估于一体的规模化建筑结构健康监测产业。项目成果已应用于国内22个地区50余项重大工程，并已在海外项目中获得成功应用。项目关键创新点如下： 1.基于物联网的通用监测系统架构。系统架构统一了各监测子项的传感设备、数据协议、数据管理和检索方法，实现了传感设备、数据采集、数据存储和发布的无缝兼容，提供了多终端访问和显示查询手段。 2.项目监测数据共享基础数据库。基于通用的监测系统架构，项目成果在多个重大工程项目中成功应用，项目监测数据共享、兼容，形成了超高层和大跨度空间结构健康监测基础数据库。 3.覆盖建筑结构性能监测的全套传感器和数采系列产品。产品体系通过了国家和上海市计量测试权威机构的检测和计量认证，申请了产品专利和软件著作权。全系列产品形成了规模化的生产，在硬件层面实现了系统的全面兼容。 4.高效的结构健康监测数据管理方案。管理方案实现了高并发、低延迟的数据存储以及快速的数据检索。建筑结构健康监测系统数据管理软件兼容全系列传感和数采设备，具有优良的扩展性和通用性，完成了数据库部署、建立了数据集合和索引。 5.建筑结构健康监测评估和预警软件。基于海量监测数据，进行信号预处理，数据清洗，多传感器数据融合，对超高层建筑和大跨度空间结构进行地震、台风、温度及长期环境效应下多变量模态识别和结构预警，可以实现在线和离线条件下的结构性态识别和损伤评估。 创新成果：获得发明专利1项，实用新型专利6项，软件著作权23项，主编上海市地方标准2部，参编行业协会标准1部；发表学术论文25篇。验收意见和水平检索结论表明项目整体成果达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。 应用及效益：项目成果被国家和上海规范采纳，成为行业共有技术；直接应用于50余项国家和地方重大工程，并且在海外项目获得成功应用。近三年新增产值超过5300万元，新增利润达到1800余万元，完成了规模化、集成化、产业化的技术应用转化，推动了技术进步，具有显著的社会、经济和环境效益。