覃亞偉， 譚適齡， 蔣 駿， 蔡惟鑫

(1. 華中科技大學(xué) a． 土木工程與力學(xué)學(xué)院； b． 控制結(jié)構(gòu)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430074；2.中國(guó)地震局地震研究所， 湖北 武漢 430071；3.華中科技大學(xué) 物理學(xué)院， 湖北 武漢 430074)

超高層、大跨度和一些歷史建筑等重要建筑物在長(zhǎng)期營(yíng)運(yùn)中，由于不斷地受到地質(zhì)條件變遷、地震、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、地下水和地層沉降不均的影響；隨著建筑物結(jié)構(gòu)服役營(yíng)運(yùn)齡期的增加，在環(huán)境侵蝕、材料老化、荷載長(zhǎng)期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)等的作用下，結(jié)構(gòu)損傷累積、抗力下降。改變和降低了結(jié)構(gòu)抵抗災(zāi)害的能力，降低了建筑物抵御突發(fā)災(zāi)害性事故的能力。

隨著地學(xué)災(zāi)害和特大事件形勢(shì)的發(fā)展，愈演愈烈的自然災(zāi)害和人為事故，造成了對(duì)建筑物的嚴(yán)重破壞，人民生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重的威脅。為此，提高和強(qiáng)化建筑物安全監(jiān)控，對(duì)在運(yùn)營(yíng)中的建筑物結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變形健康監(jiān)控和安全評(píng)估等問(wèn)題越來(lái)越被人們關(guān)注和重視。

雖然國(guó)、內(nèi)外專家在建筑物健康狀態(tài)的損傷診斷與安全評(píng)估方面做了不少的努力。但是，過(guò)去的監(jiān)控技術(shù)尚不能實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字采集，監(jiān)控響應(yīng)精度不高，從而阻礙了建筑物結(jié)構(gòu) “指紋特征” 健康診斷和安全評(píng)估事業(yè)的進(jìn)展[1]。

提高建筑物結(jié)構(gòu)健康安全的測(cè)試與診斷技術(shù)水平，涉及到信息采集和處理技術(shù)、干擾抑制技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、健康安全性分析、壽命估計(jì)等領(lǐng)域，是一個(gè)綜合性的研究課題[2]。人們面對(duì)特大災(zāi)害和重大事件的慘痛教訓(xùn)，在進(jìn)行認(rèn)真地反思和總結(jié)的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)災(zāi)害形勢(shì)發(fā)展的需要，隨時(shí)掌握且保障運(yùn)營(yíng)中建筑物結(jié)構(gòu)的安全性，采用新興的科技新成果和新方法對(duì)重要的工程結(jié)構(gòu)健康狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)和安全評(píng)估是十分迫切和必要的。

隨著大建設(shè)高潮的逐步推移，我們分析現(xiàn)今在建筑物結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)中的幾種常用的傳統(tǒng)方法和GPS方法等的特點(diǎn)，總結(jié)在災(zāi)害防御中的動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)和預(yù)測(cè)研究的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)“指紋特征” 健康診斷學(xué)科發(fā)展的技術(shù)要求，充分應(yīng)用現(xiàn)代科技和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的科技成果，綜合運(yùn)用現(xiàn)代傳感、數(shù)字采集及寬帶網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)、在軟件系統(tǒng)支撐下，研發(fā)具備高精度、大量程、長(zhǎng)期穩(wěn)定、高速采樣、無(wú)人值守等功能特征的“重要建筑物結(jié)構(gòu)健康診斷的數(shù)字化動(dòng)態(tài)變形監(jiān)控與安全評(píng)估系統(tǒng)”(以下簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”)[1]。為實(shí)現(xiàn)對(duì)超高層、大跨度重要建筑物結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變形和振動(dòng)的監(jiān)控和安全評(píng)估的現(xiàn)代化做技術(shù)準(zhǔn)備。

建筑物三維動(dòng)態(tài)變形的監(jiān)控將反映出建筑結(jié)構(gòu)的剛度特性的改變，從而獲得建筑物的動(dòng)力特性即獲取了結(jié)構(gòu)的“粗指紋”。進(jìn)行“指紋特征” 健康診斷，可作為評(píng)價(jià)該建筑物的健康安全狀態(tài)的主要指標(biāo)。也可為驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和運(yùn)營(yíng)管理提供安全評(píng)估信息[3，4]。

“系統(tǒng)”可以隨著建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)控布置的需求，進(jìn)行分布式的設(shè)計(jì)和組合。該系統(tǒng)將對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)變形和振動(dòng)化監(jiān)測(cè)，推進(jìn)了建筑物營(yíng)運(yùn)安全“指紋特征”健康診斷的發(fā)展。

“系統(tǒng)”進(jìn)行實(shí)際性的結(jié)構(gòu)變形和振動(dòng)的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算，不僅可檢驗(yàn)實(shí)際觀測(cè)結(jié)果與理論設(shè)計(jì)的偏差，而且還可檢測(cè)建筑物自身結(jié)構(gòu)的性能。由此，對(duì)國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)和規(guī)范的完善有指導(dǎo)、參考價(jià)值，有利于以后同類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。事實(shí)上，也是為同類結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中做了“地震模擬實(shí)驗(yàn)”和“風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)”。

1 建筑物結(jié)構(gòu)變形常用幾類監(jiān)測(cè)方法特點(diǎn)的分析

為保證建筑物施工和運(yùn)營(yíng)期間的安全，按現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求，目前通常用一些傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段和方法對(duì)建筑物進(jìn)行健康診斷和安全評(píng)估監(jiān)測(cè)。常見(jiàn)的一些傳統(tǒng)方法有[5]:

(1)模型試驗(yàn)。即對(duì)建筑物模型在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室或振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)。但是，近地風(fēng)有顯著的紊亂性、隨機(jī)性。風(fēng)洞模擬狀態(tài)與實(shí)際情況出入很大。振動(dòng)臺(tái)又很難達(dá)到高頻率和大位移的統(tǒng)一。

(2)數(shù)值模擬。用計(jì)算機(jī)把離散的變量進(jìn)行模擬，描述建筑物的結(jié)構(gòu)安全的演變。

(3)全站儀自動(dòng)掃描測(cè)量。缺點(diǎn)是在臺(tái)風(fēng)、暴雨等自然條件下，激光很難跟蹤目標(biāo)，實(shí)時(shí)性差，各測(cè)點(diǎn)不同步，大變形量很難觀測(cè)。

(4)激光準(zhǔn)直方法。一般放在如電梯井內(nèi)，測(cè)量基、頂部相對(duì)變化，測(cè)量精度約10～20角秒。光點(diǎn)發(fā)散誤差大(約15～30 mm)，受電梯內(nèi)氣流影響，造成光斑晃動(dòng)，難以測(cè)量。

(5)加速度測(cè)量。把加速度計(jì)放在建筑物上，測(cè)量建筑物在外界荷載作用下振動(dòng)時(shí)的加速度，經(jīng)過(guò)二次積分求出位移值。但是建筑的整體慣性偏移速度較慢，故積分精度不高，達(dá)不到厘米級(jí)精度。另外，濾波器難以選擇到實(shí)際異常信號(hào)，安裝、布線也困難，難以實(shí)時(shí)進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)。

以上傳統(tǒng)方法所獲得的數(shù)據(jù)，難以做到對(duì)重要建筑物進(jìn)行精確、連續(xù)和動(dòng)態(tài)的健康安全診斷，更難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)或評(píng)估結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷位置和評(píng)估危險(xiǎn)程度。

當(dāng)今，人們移植和利用GPS技術(shù)，對(duì)運(yùn)營(yíng)中的重要建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形的健康診斷和安全評(píng)估。因?yàn)镚PS測(cè)量方法具有獨(dú)特的優(yōu)越性，可以克服或避免常規(guī)傳統(tǒng)方法的一些不足。但是GPS方法應(yīng)用在對(duì)建筑物健康診斷方面，它也存在著一些不盡人意之缺陷。相對(duì)常規(guī)傳統(tǒng)方法而言，GPS方法具有各測(cè)站無(wú)需通視；全天候作業(yè)；無(wú)人值守；實(shí)時(shí)定位精度水平面可達(dá)10 mm、高程可達(dá)20 mm；觀測(cè)時(shí)間短(2秒內(nèi)完成10次/秒的作業(yè))；還能同時(shí)測(cè)定三維的動(dòng)、靜態(tài)坐標(biāo)(相對(duì)傳統(tǒng)方法，不需要水平、垂直位移分別測(cè)量)；操作方便等特征。但是，在建筑物結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用GPS方法還存在一定的局限性，如：

(1)GPS的載波相位觀測(cè)值含有較多的噪聲，處理方法復(fù)雜，信號(hào)處理難獲準(zhǔn)確。

(2)GPS方法，對(duì)超高層、大跨度建筑物進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形測(cè)量作業(yè)中，只能對(duì)建筑物頂部的位移進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)的三維測(cè)量，尚不能對(duì)建筑物內(nèi)部各有關(guān)重要部位的變形位移和振動(dòng)特征進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量。為此，GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)用于結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和建構(gòu)的整體特征描述是不夠的，不能反映建筑物結(jié)構(gòu)各重要部位的動(dòng)態(tài)變形狀態(tài)。

(3)GPS方法必需應(yīng)用四個(gè)以上的衛(wèi)星，采用集成接收機(jī)。偽信息、噪聲的識(shí)別和排除是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，形成數(shù)據(jù)運(yùn)用的復(fù)雜性和非直觀性。制約了觀測(cè)精度的穩(wěn)定。

但是，GPS測(cè)量方法與常規(guī)傳統(tǒng)方法相比，有其長(zhǎng)足的發(fā)展。是應(yīng)用新技術(shù)成果對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變形監(jiān)控的一種新方法。

2 系統(tǒng)的構(gòu)建

超高層、大跨度的重要建筑物的設(shè)計(jì)不僅有很詳細(xì)的理論設(shè)計(jì)參數(shù)，而且還有遭受地震和臺(tái)風(fēng)時(shí)建筑物的理論振動(dòng)參數(shù)值。但是，自然災(zāi)害的襲擊、地質(zhì)環(huán)境的變遷、建筑結(jié)構(gòu)的老化等因素對(duì)建筑物的綜合作用，使建筑物在偏離設(shè)計(jì)的安全要求中運(yùn)營(yíng)。當(dāng)前常用的一些對(duì)建筑物變形監(jiān)控的一些方法，還遠(yuǎn)不能適應(yīng)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變形與振動(dòng)的建康診斷和安全評(píng)估的學(xué)科發(fā)展和應(yīng)急決策的需求。為此，研發(fā)對(duì)“重要建筑物結(jié)構(gòu)健康診斷的數(shù)字化動(dòng)態(tài)變形與評(píng)估系統(tǒng)”是十分必要和十分迫切的?！跋到y(tǒng)”是利用新技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)，提高對(duì)建筑物動(dòng)變形監(jiān)控和安全評(píng)估的功能，推進(jìn)和提高城市建設(shè)和減災(zāi)、防災(zāi)的能力。

“系統(tǒng)”針對(duì)不同建筑物的結(jié)構(gòu)特征，按其監(jiān)控目的宗旨和技術(shù)要求，在建筑物結(jié)構(gòu)的一些重要部位，布設(shè)“系統(tǒng)”的專用傳感換能儀器及其數(shù)采、數(shù)傳裝置等。在軟件的支撐下，對(duì)其各點(diǎn)位的觀測(cè)數(shù)據(jù)按預(yù)先設(shè)定的采樣速率實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與傳送?！跋到y(tǒng)”在我國(guó)的大型水利樞紐的建筑工程(如水力發(fā)電廠、溢流壩體、防滲墻等)[6]、超高層建筑物不同高層結(jié)構(gòu)部位的動(dòng)態(tài)變形的長(zhǎng)期監(jiān)控、核電站的核島工程中的動(dòng)態(tài)變形監(jiān)控(如巴基斯坦核電工程)、火山和斷層活動(dòng)性的動(dòng)態(tài)變形監(jiān)控(如大西洋的加那里火山群島中的動(dòng)態(tài)變形和熱流監(jiān)控)等工程中的長(zhǎng)期應(yīng)用[7，8]?！跋到y(tǒng)”經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年高采樣率、多點(diǎn)位的運(yùn)行，取得長(zhǎng)時(shí)段、接近零故障率的動(dòng)態(tài)變形連續(xù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，為健康診斷和安全評(píng)估的判別奠定了重要基礎(chǔ)[9]。以某超高層大廈為例，其“系統(tǒng)”構(gòu)建原理框圖如圖1。

圖1 重要建筑物結(jié)構(gòu)健康診斷的數(shù)字化動(dòng)態(tài)變形監(jiān)控與安全評(píng)估系統(tǒng)原理框圖

如原理框圖所示，“系統(tǒng)”是由傳感、數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)控、時(shí)間服務(wù)、通訊、診斷分析與安全評(píng)估等子系統(tǒng)構(gòu)成。

2.1 傳感器子系統(tǒng)

重要建筑物結(jié)構(gòu)健康的動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估的發(fā)展，適應(yīng)災(zāi)害形勢(shì)發(fā)展的需要，必須迅速改變監(jiān)控技術(shù)停滯在人工-模擬實(shí)驗(yàn)、監(jiān)控響應(yīng)精度不高的狀態(tài)。研發(fā)高精度、大量程、長(zhǎng)期穩(wěn)定的、適用于高速數(shù)字采集的傳感器，以獲得建筑物結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化海量的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)智能化的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和診斷評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

例如，本系統(tǒng)在上海一座超高層建筑物中采用的傳感儀器子系統(tǒng)是運(yùn)用鉛垂擺恒指地心的原理，在擺體上用差動(dòng)電容式電子傳感器換能。當(dāng)被測(cè)樓體發(fā)生傾變時(shí)，則樓體各層的傳感儀器傾變角度與各層傾變擺系的變化呈線性一一對(duì)應(yīng)。其變化量通過(guò)前置放大器轉(zhuǎn)換為電量輸出，輸出信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。具有靈敏度高、線性范圍大和信噪比高的特點(diǎn)。

2.2 數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)

傳感子系統(tǒng)輸出的傾變(及沉降不均等)信號(hào)，通過(guò)多通道數(shù)據(jù)采集接口進(jìn)入數(shù)據(jù)采集工控機(jī)，進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集并存貯于工控機(jī)中。

工控機(jī)中的 A/D數(shù)采卡在軟件支持下，將數(shù)十路輸入信號(hào)按設(shè)定采樣率及放大倍數(shù)依次進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入存貯器，以供數(shù)據(jù)通信軟件實(shí)時(shí)調(diào)用。

2.3 GPS時(shí)間服務(wù)子系統(tǒng)

設(shè)置GPS授時(shí)接收機(jī)與工控機(jī)相連。通過(guò)時(shí)間服務(wù)軟件，可同時(shí)對(duì)兩臺(tái)工控機(jī)進(jìn)行時(shí)間校正，時(shí)服精度為10-6秒。

2.4 實(shí)時(shí)顯示子系統(tǒng)

實(shí)時(shí)圖形顯示由實(shí)時(shí)波形顯示軟件及實(shí)時(shí)矢量圖形顯示軟件完成。其中一臺(tái)用于實(shí)時(shí)顯示建筑物各測(cè)點(diǎn)傾斜(及沉降不均等)的波形；另一臺(tái)用于實(shí)時(shí)顯示建筑物擺動(dòng)情況及其矢量圖。

2.5 寬帶網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)安裝有遠(yuǎn)程通訊測(cè)控軟件，通過(guò)寬帶網(wǎng)將工控機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行挠?jì)算機(jī)內(nèi)。為了保證建筑物受到摧毀性破壞期間能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)應(yīng)急、指揮預(yù)案。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及控制指揮中心設(shè)置在遠(yuǎn)離大廈的數(shù)據(jù)控制與指揮中心。系統(tǒng)控制與指揮中心通過(guò)主控計(jì)算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、程控電話網(wǎng)絡(luò)與建筑物內(nèi)的工控機(jī)進(jìn)行通訊，以便掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況并對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改。

2.6 數(shù)據(jù)指揮控制子系統(tǒng)

被監(jiān)控的建筑物與數(shù)據(jù)測(cè)控中心之間的距離，可設(shè)定在數(shù)公里～數(shù)百公里以外(也可按實(shí)際情況，任意選擇)。數(shù)據(jù)測(cè)控中心通過(guò)主控計(jì)算機(jī)與建筑物內(nèi)的工控機(jī)進(jìn)行通訊，掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況并可對(duì)參數(shù)(如采樣率及放大倍數(shù)等)進(jìn)行修改。系統(tǒng)配置的數(shù)據(jù)回放軟件可對(duì)取回的大量數(shù)據(jù)以1～10倍的速度進(jìn)行回放，便于進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理研究。

2.7 診斷分析與安全評(píng)估子系統(tǒng)

本系統(tǒng)利用具備診斷功能的軟硬件與相應(yīng)的分析技術(shù)，診斷接收到的數(shù)據(jù)，判斷發(fā)生損傷的可能性、位置和程度，評(píng)估結(jié)構(gòu)健康安全狀況，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)服役時(shí)間，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)可靠度，分析結(jié)構(gòu)的壽命投資關(guān)系，提出結(jié)構(gòu)健康安全維護(hù)策略[10]。

數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)該建筑物在強(qiáng)風(fēng)中搖擺飄移的位移較大。按目前常用的位移傳感器和測(cè)量方法都不能滿足該建筑物設(shè)計(jì)理論計(jì)算出其最大位移單振幅值量程要求，無(wú)法測(cè)試記錄該大廈的振動(dòng)位移響應(yīng)。而本系統(tǒng)研制的傳感子系統(tǒng)已能達(dá)到此量程要求，目前已經(jīng)獲得大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料。

2.8 數(shù)據(jù)存貯及管理子系統(tǒng)

多路模擬信號(hào)經(jīng)幾塊24信道A/D數(shù)采卡同時(shí)數(shù)采，分別存儲(chǔ)在各自的工控機(jī)中，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是雙備份的，即使有一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，也不會(huì)造成數(shù)據(jù)缺失。

2.9 軟件支撐子系統(tǒng)

“系統(tǒng)”的實(shí)現(xiàn)必需在相應(yīng)的軟件支撐下進(jìn)行，“系統(tǒng)”的主要軟件有：建筑物變化波形圖軟件；建筑物變化矢量圖軟件；建筑物變化遠(yuǎn)程控制軟件；GPS時(shí)間同步軟件；阿爾泰A/D卡PCI總線驅(qū)動(dòng)軟件；建筑物變化文件格式轉(zhuǎn)換軟件；建筑物變化數(shù)據(jù)回放軟件等組成。

3 結(jié) 語(yǔ)

“系統(tǒng)”具有長(zhǎng)期、高頻、連續(xù)、精確、多測(cè)點(diǎn)同步自動(dòng)采樣的特征，可以對(duì)各待測(cè)點(diǎn)的三維座標(biāo)的變形和振動(dòng)進(jìn)行大幅度的三維位移變化和振動(dòng)的同步采集。各測(cè)站點(diǎn)無(wú)需通視、長(zhǎng)期連續(xù)自動(dòng)采樣、無(wú)人值守、觀測(cè)時(shí)間短、操作方便等特色?！跋到y(tǒng)”具有自動(dòng)連續(xù)采樣率可靠，遠(yuǎn)程遙測(cè)操控簡(jiǎn)便，常年觀測(cè)精度可靠，構(gòu)建物各點(diǎn)位監(jiān)控同步、直觀可視等特性。

“系統(tǒng)”中的傳感儀器子系統(tǒng)可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的要求任意布置待測(cè)點(diǎn)位，對(duì)各測(cè)點(diǎn)的變形和振動(dòng)的時(shí)序動(dòng)態(tài)變化圖形(位移、矢量、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)圖形)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)；同時(shí)可對(duì)建筑物的垂直(及水平)剖面的時(shí)序動(dòng)態(tài)變化的圖形實(shí)時(shí)回放。直觀地了解結(jié)構(gòu)損傷和建構(gòu)的整體變形特征，反映建筑物結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的演變過(guò)程?！跋到y(tǒng)”直接觀測(cè)到建筑物不同高程各部位的相對(duì)變化，并對(duì)各測(cè)點(diǎn)構(gòu)建結(jié)構(gòu)的瞬間運(yùn)動(dòng)軌道跟蹤。圖像實(shí)時(shí)給出在災(zāi)害事件作用下建筑物各部位的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)圖。

各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集率可根據(jù)災(zāi)害天氣、突發(fā)事件的需要，數(shù)據(jù)采樣速率可以0.01， 0.1， 1.0， 10，20，50，100次/秒/每測(cè)點(diǎn)，由遠(yuǎn)程指揮中心遙測(cè)任意選用。“系統(tǒng)”設(shè)有遠(yuǎn)程指揮中心，一般在待測(cè)建筑物的10～100 Km以外，可以遠(yuǎn)程指揮，對(duì)建筑物災(zāi)害性事件的現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程相結(jié)合的指揮。同時(shí)，平時(shí)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和技術(shù)參數(shù)調(diào)試。

由于傳感子系統(tǒng)一般選擇放在建筑物室內(nèi)安裝，所以運(yùn)行中減少惡劣氣候環(huán)境的影響，獲得的數(shù)據(jù)偽信息干擾少。系統(tǒng)精度可達(dá)亳米或亞毫米級(jí)。例如，選擇傳感器的靈敏度0.1角秒、量程可以達(dá)到±2度。實(shí)現(xiàn)在亞毫米的精度條件下的大量程、高頻采樣的結(jié)合。

“系統(tǒng)”通過(guò)高速、連續(xù)數(shù)采，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)各重要部位的傾變(或沉降不均等)變化的連續(xù)監(jiān)測(cè)，得到建筑物的瞬間而又連續(xù)的水平(或垂直)位移變形和振動(dòng)數(shù)據(jù)，運(yùn)用系統(tǒng)的回放動(dòng)能，經(jīng)過(guò)PC機(jī)的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，為實(shí)現(xiàn)觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)建筑物的實(shí)時(shí)“診斷”、事后“會(huì)診”。

“系統(tǒng)”自2005年運(yùn)行至今，獲得零故障率的高速數(shù)采運(yùn)行。在獲得監(jiān)控各參數(shù)的海量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析。將其計(jì)算出的前三階振型及其頻率和阻尼比的結(jié)果，與理論設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比；實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行“粗指紋”健康診斷；可推動(dòng)建筑物營(yíng)運(yùn)安全“指紋特征”、 健康診斷領(lǐng)域的發(fā)展。

[1] 蔡惟鑫，羅仁安.城市重要建筑物在營(yíng)運(yùn)中結(jié)構(gòu)安全的長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)控與損傷診斷評(píng)估 [C]//中國(guó)科協(xié)年會(huì)專題論壇暨第四屆湖北科技論壇論文集.武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社,2007:79-82.

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