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定位技术在建筑安全监测的应用

[摘要]随着物联网技术和北斗技术的发展,利用高精度定位技术监测建筑安全成为一个新的研究方向。本文就高精度定位技术在建筑安全监测中的应用进行简要分析讨论,为今后的研究提供一定借鉴。

[关键词]高精度定位技术;建筑安全;监测;位移

1建筑安全的重要性

经过几十年的中国城市化进程,按照建筑结构设计基准期50年的规定,目前城市中已经有一部分建筑进入了寿命中期或已达到设计使用年限。建筑物一旦达到使用年限,耐久性、可靠性、安全系数都在逐年下降,并且随着高层建筑建筑、大体积建筑数量剧增,新建筑物可能造成原有建筑物不均匀沉降等不良影响。因此,对建筑物进行安全监测,据检测结果进行安全性评价与分析,建立一个理论充分、切合实际、规范可行的城镇房屋建筑物安全评价与预警体系,是变事后管理为事前预警的良好做法。对建筑物安全有一个全面、客观的评价,对今后其安全状态有一个正确的估计,一方面人民的安全得到保障,另一方面相关责任方可以根据安全评价的结果对因设计、施工、以及使用不当等造成的质量安全问题的房屋建筑物进行及时的加固与维修,降低房屋建筑物破坏的风险。

2高精度定位技术发展现状

我国北斗卫星导航系统的技术研发和服务体系不断成熟,同时推动高精度GNSS行业迅速发展。自1994年以来,在经历了北斗一号和北斗二号两个阶段的研制之后,我国的北斗导航系统不断建立和完善,到2012年已经完成对亚太大部分地区的覆盖并正式提供卫星导航服务。根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》,2020年我国高精度应用市场规模将达到215.30亿元。未来,我国高精度GNSS行业将保持高速发展,2015-2020年的年均复合增长率达到24.90%。

3高精度定位技术在建筑安全监测中的应用

3.1高精度定位技术在既有建筑安全检测中的应用。建筑物在使用过程中,在风荷载、地震荷载、自重等荷载以及地基土排水固结、相邻基础间距不合理等因素都会引起的建筑物一定的水平变形和竖向沉降。只要变形在一定的允许限度内是属于正常现象,不会对建筑物造成影响,但若超过规定的允许限度,就会影响建筑物的正常使用,严重时会危及建筑物的安全甚至造成建构筑物的垮塌等严重安全事故,造成经济损失和人员伤亡。所以在建筑物使用周期中一定要进行安全监测,发现变形位移超过允许的最大变形位移及时加固建筑物。3.1.1建筑物水平位移监测。根据建筑物形变产生的机理分析,在外在因素的影响下改变了结构的受力状态,使得建筑物逐渐发生了倾斜、水平位移,这种变形是一个缓慢发展的过程,变形初期无法依靠人工观察发现建筑物的形变,即使依靠传统的监测设备:经纬仪,静力水准仪和位移计来测量建筑物的倾斜度,水平位移,不仅效率低而且误差较大,很难做到实时监测和数据的动态传输。基于北斗的高精度定位的建筑物形变监测系统以北斗卫星导航系统为基础的建筑变形物监测系统通过三维引擎建立建筑物的三维模型,实时监测建筑物的位移。通过测量既有建筑物的水平位移,通过数据收集与分析,及时报告其变化量和趋势分析,发出预警报告。3.1.2建筑物沉降位移监测。建筑物的基础埋置在地层中,地层环境具有很强的不稳定性,地下水位变化、流沙等因素会引起建筑物竖向位移,对建筑物造成破坏。借助高精度定位系统,实时监测建筑物的位移变形速度、区域位移量。地质沉降监测要求定位精度非常高,一般采用双频高精度北斗卫星接收机,能输出伪距等信息,还可以输出高精度定位解算需要的载波相位等数据,非常适合地质沉降的高精度测量。3.2高精度定位技术在施工过程中的应用。尽管我国施工技术经过多年的发展,但是技术方法仍不够先进高效。将高精度定位技术与运输设备、起吊设备、打桩设备结合,直接加速了施工的速率,提高了施工质量。摆脱了过去依靠人工监测的不智能、不灵活、效率低、失误率高、施工安全事故的特点。

4高精度定位技术在建筑安全监测中的优势

目前,我国建筑安全监测大部分还是使用传统的人工监测手段,浪费人力财力,并且精度不高。从人工手段转向自动化、高效化、智能化的高科技手段已是大势所趋。北斗高精度定位系统拥有新兴的空间定位技术相比于传统技术,其优势体现在更高的自动化程度,更准确的高精度三维定位,不受气候影响的24小时监测并且可长期连续运行,测点间无须通视。随着国家对高精度定位的大力发展,该技术在建筑物变形监测中也将得到越来越广泛的运用。

5结语

尽管高精度定位系统与建筑安全监测要结合起来一起工作还需要大量的实验研究以及工程实践,但是随着高精度定位技术的大力发展以及社会发展需要,两者的结合一定是今后建筑安全监测发展的重要目标。利用更科学的方法使人民生活的更加安全,利用高精度的算法减少因人工监测误差导致的建筑物破坏,减少国家经济损失,造福国家和人民。

参考文献

[1]陈伏州.北斗高精度技术在城市安全领域的应用[J].建设科技,2016(6):29-30.

[2]郭理桥.北斗高精度技术在建筑安全领域的应用前景[J].建设科技,2016(6):14-15.

[3]吴焕琅.基于高精度北斗定位的地质沉降监测[J].单片机与嵌入式系统应用,2013,13(12):78-81.

作者:郭浩宇 郭文 单位:西南科技大学

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