項目概述

該項目是聚華科技獨立承擔的古建筑行業在線監測工程項目，項目范圍包括監測方案設計、監測設備生產、工程施工、軟件系統開發及集成和后期系統維護工作。

此項目監測對象為成都市第一批全國重點文物保護單位的古塔建筑，該塔總高67米，頂層檐口標高53米，磚木結構，共11層。塔體結構形式為磚砌塔身+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，隨著材質的劣化，塔結構性能已較差，已出現較多的結構病害，存在著一定的安全隱患。結構病害主要集中在外木廊上，隨著木材材質的不斷老化、糟朽，木構件的壓縮緩慢持續發展，加上層數多，累積變形大，導致每層樓面外木廊均相對磚砌塔身沉降，導致外木廊樓面傾斜、木柱彎折、木柱傾斜、木構件拔榫等一系列的結構病害，存在著脫榫、木柱折斷、檁條滾落、瓦片滑落等安全隱患。

因塔結構安全性較差，結構性能仍在不斷下降之中，且其對外界荷載的變化和外界的攏動均較敏感，故為監控塔結構性能的變化，為探尋影響塔結構性能的各個因素及相互間的量化關系，需建立有效、開放、先進的結構安全監測體系，以實現長期、全面、全天候、高頻率、高精度的監測。

 

監測內容

監測內容包括：木結構應力變化、結構變形、結構裂縫、環境溫濕度、風速。

 

總體設計

傳感設備采用聚華光纖光柵傳感體系，系統選用無線數據傳輸將數據從前端傳輸到監控服務器，并通過云服務器實現整個網絡的數據共享和存儲，業主可以方便的通過手機、ipad等終端設備實時監控。解調設備為4臺光纖光柵解調儀和1臺機電信號采集儀，在工程現場設監控室。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。為考慮后續擴容，預留一根主光纜，即兩根24芯光纜。

 

產品選型

應變監測：聚華光纖光柵貼片式表面應變計

裂縫監測：聚華光纖光柵裂縫計

擾度監測：聚華光纖光柵位移計

結構溫度監測：聚華光纖光柵溫度計

風速監測：聚華機電式風速儀

結構變形：聚華機電式傾角儀

數據采集：聚華光纖光柵機架式快速解調儀、機電信號采集系統

軟件系統：聚華光纖光柵在線監測系統

云服務器：阿里云服務器

 

工程說明

在監測方案中，根據塔體結構對各塔層的監測項目及其測點進行設計，在方案中明細了各類型傳感器安裝位置及要求。



勘察裂縫計安裝位置及其固定方式，在古建筑監測中，無損監測是重點要求，工程對傳感器固定和布線走線都有嚴格限制，在施工過程中，利用膠粘技術替代機械螺栓固定方式。

該項目中，對施工過程的支護鋼結構也進行應力監測，以分析古建筑修復施工對塔體結構的影響。技術人員在現場調試裂縫計，裂縫計安裝采用現場預張拉方式，每只傳感器安裝后進行技術調校，已確保量程居中。

安裝完成的機電式風速計，該風速計采用485信號線與采集儀連接，該機電采集儀采集的數據和光纖光柵解調系統采集的波長信號匯集在統一的云服務器并進行處理。

安裝之后的機電式溫濕度計，數據采集系統與光纖傳感器系統無縫集成，實現了新型傳感測量技術和傳統機電式傳感技術的完整融合。


安裝后的棱鏡，配合全站儀人工測量，該系統完整實現了對結構物的雙向位移測量。



從監測數據的分析來看，能夠反映出修繕施工對塔體的輕微影響以及塔體結構隨天氣溫度發生輕微變化的情況。

該系統很好的實現了光纖傳感技術在古建領域的工程化應用，對于研究古建筑修繕施工中，重要木梁結構的承載受力和變形情況具有很實際的意義。該系統還包括了自動化測量系統、人工現場監測系統、數據采集系統、遠程無線傳輸系統、以及健康狀態判別系統。該工程自2014年11月施工，歷時3個月，截至編稿，該系統已經穩定運行6個月，各監測數據指標正常。