案例研究
国家级大理经济技术开发区管理委员会

中国云南省大理市

结构健康监测（结构台阵）

大理白族自治州，首府驻大理市，是云南的16个地级行政区之一，地处云南省中部偏西，海拔2090米，东邻楚雄州，南靠普洱市、临沧市，西与保山市、怒江州相连，北接丽江市。地跨东经98°52′～101°03′，北纬24°41′～26°42′之间，东巡洱海，西及点苍山脉，辖大理市和祥云、弥渡、宾川、永平、云龙、洱源、鹤庆、剑川8个县以及漾濞、巍山、南涧3个少数民族自治县，是中国西南边疆开发较早的地区之一。

地处低纬高原，四季温差不大，干湿季分明，以低纬高原季风气候为主，境内以蝴蝶泉、苍山、洱海、大理古城、崇圣寺三塔等景点最有代表性。

大理境内主要有苍山山前断裂和凤仪-定西岭断裂，苍山山前断裂位于苍山东麓，大理盆地西缘，地质上为苍山隆起与大理盆地的分界，西部是苍山山脉；凤仪－定西岭断裂同样属于红河断裂带的断裂构造，该断裂北段成为凤仪盆地与山区的分界。在这两条全新世活动断裂的斜列部位曾于1925年发生大理7级地震。

大理经开区管委会大楼于2016年施工，2018年投入使用，地上26层，地下1层。该大楼距1925年大理7.0级地震震中约10km。

大楼高26层，以及地下停车场1层，总计27层。选择在-1层（停车场）、3层、6层、9层、12层、15层、18层、21层、24层、26层作为加速度计布设楼层，除了底层和顶层，均以3层作为一个步进。每层放置两套加速度计，分别安装于大楼内部东侧的弱电井和西侧的强电井内。

整套系统选用了GeoSIG公司专门为结构健康监测（SHM）开发的软硬件系统，分别是GeoSMART实时结构健康监测软件，以及GMSplusD数字传感器系统。

每套GMSplusD可以使用低成本的Cat5E网线连接4套AC-7xD/AC-4xD数字化传感器（此项目选用了AC-4xD），以及再内置/外接1套传统的AC-7x/AC-4x模拟传感器，从而使得监测通道的数量最多扩展到15个。

4套内置AC-43的数据采集仪GMSplusD-43分别安装于-1层和15层，顶部26层也选用了三分量（X, Y, Z）的AC-43D，其余各层均选用两分量（X, Y）的AC-42D。加速度计的X轴全部指向该建筑的长轴方向（西偏北）。

所有数据，包括实时数据流和系统状态、日志等数据通过交换机汇总到-1层的机房内，由一台高性能工作站统一处理。

GMSplusD数据采集仪有NTP授时功能，将1套GMSplusD-43设置为NTP授时服务器，其他数据采集仪的时间均与其同步，NTP授时精度<±4ms。

系统选用GeoDAS软件接收实时数据流，以及系统状态、日志等其他信息，并通过设置，将实时的加速度数据通过双重积分转化为位移数据，经滤波后导入到GeoSMART实时结构健康监测软件中。

GeoSMART实时结构健康监测软件可以实现以下功能：

• 显示传入数据流，含用户可配置颜色选项和实时阈值超出评估
• 显示传入数据流的频率组成
• 显示由直线和曲面组成的结构3D动画模型，具有近实时的运动
• 在动画模型上缩放、平移、3D旋转、2D平面视图、显示变形/未变形的形状，显示/隐藏功能
• 指定传感器的3D显示、指向和超出状态
• 对于规则建筑，计算任意安装有仪器的楼层在X – Y平面上的刚体平移和旋转
• 对于规则建筑，计算和显示指定楼层对的形心之间的层间位移
• 创新的扇形层间位移显示，以及传统的线性显示
• 创建可视化报警，以防传入和/或计算数据超出定义的阈值，含“复位”功能
• 四种超出等级颜色报警（蓝色、黄色、橙色和红色）
• 在计算机的串口或UDP端口生成和发送报警文本（可根据要求提供兼容的硬件继电器）
• 将输入和/或计算数据连续地保存到ASCII文本文件中
• 基于完全用户可配置的文本文件完成系统设置
• 可在不同屏幕上显示传入数据流、层间评估和3D运动的独立窗