结构健康检测技术是近年来新出现的一种对建筑物或构筑物进行常规“体检”和“健康”监测的重要手段,主要方法就是利用智能传感仪器对建筑物或构筑物结构进行实时监测、动态管理和趋势研判。
通过在被监测对象内部或表面预埋或附加各类传感器组成监测网络,实时感知建筑物结构对自身服役状态、外部环境侵蚀、极端荷载作用、周边扰动入侵等行为响应的重要信息,以便对其损伤破坏、性能退化、运营效率等健康状况作出智能评估和决策,为建筑结构的安全使用、维护管养和寿命预测提供科学依据。
结构健康监测(SHM,Structure Health Monitoring)是针对工程结构长期服役安全的需求,建立一种状态监测、特征识别和状态评估的自动化系统,为结构的管理和养护提供决策支撑。结构健康监测将传统离线、静态、异步的人工检测方法,转变为了在线、动态、同步的现代监测技术。
简而言之,就是监控建筑物安全状态的一种手段
一套完整的结构健康监测系统通常包括五个部分,即传感器子系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据存储与管理子系统、结构预警与评估子系统。
1.传感器子系统。传感器子系统主要由能够感测环境与荷载作用、结构响应、结构几何变形、结构耐久性这四类物理量的传感元件组成,依据结构力学原理进行优化布设,实现对结构整体和局部性能的全面感知。
2.数据采集子系统。数据采集子系统包括硬件采集设备和软件模块,以实时、定时、触发或混合的模式采集各个待感测物理量,其需要对各种类型传感器信号进行同时控制、同步采集和高速解调,实现监测数据的高质量获取。
3.数据传输子系统。数据传输子系统包括传输线缆、交换机、信号收发器和放大器等,以总线型、环型、星型、树型或混合型结构进行组网,通过有线或无线的方式将采集的数据传输到数据存储与管理子系统。
4.数据存储与管理子系统。数据存储与管理子系统可以由中心数据库、数据管理软件及硬件等组成,提供监测数据和结构自身信息的存储、查询、调用和简单统计分析功能。
5.结构预警与评估子系统。结构预警与评估子系统主要由高性能计算机和专业分析软件组成,其功能是对预处理过的数据进行力学分析,包括模型修正、模态识别、损伤诊断、状态评估、寿命预测、维护决策等。