(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210691940.4 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 石岩　杨治国　杨丽曼　王一轩　 孙治博　许少峰　王娜　蔡茂林　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种金属屋面 健康监测系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种金属屋面健康监测系统 及方法， 方法包括通过传感器模块采集金属屋面 状态信息， 包括位移信息、 应力应变信息和气候 信息； 通过数据采集模块获取金属屋面状态信息 并通过无线通讯模块发送至远程监控终端； 远程 监控终端基于金属屋面状态信息构建屋面健康 状态时变模型， 输出安全阈值， 在金属屋面出现 故障前可以实现预警。 本发明通过 实时更新屋面 健康状态时变模型， 可以实时更新安全阈值， 当 屋面退化情况超出安全阈值时实现提前预警功 能。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115096359 A 2022.09.23 CN 115096359 A 1.一种金属屋面 健康监测方法， 其特 征在于， 包括： 通过传感器模块采集金属屋面状态信息， 包括 位移信息、 应力应 变信息和气候信息； 通过数据采集模块获取 金属屋面状态信息并通过 无线通讯模块发送至远程 监控终端； 所述远程监控终端基于金属屋面状态信息构建屋面健康状态时变模型， 输出安全阈 值， 实现提前 预警。 2.根据权利要求1所述的一种金属屋面健康监测方法， 其特征在于， 通过高斯过程有监 督方式构建屋面 健康状态时变模型。 3.一种金属屋面 健康监测系统， 其特 征在于， 包括： 传感器模块： 用于采集金属屋面状态信息， 包括 位移信息、 应力应 变信息和气候信息； 数据采集模块： 用于获取 金属屋面状态信息； 无线通讯模块： 用于将金属屋面状态信息发送至远程 监控终端； 以及 远程监控终端： 基于金属屋面状态信 息构建屋面健康状态时变模型， 输出安全阈值， 实 现提前预警。 4.根据权利要求3所述的一种金属屋面健康监测系统， 其特征在于， 所述传感器模块包 括纵向激光传感器、 横向激光传感器、 气象采集传感器和应力应 变传感器； 所述纵向激光传感器用于采集金属屋面的纵向位移； 所述横向激光传感器用于采集金属屋面的横向位移； 所述气象采集传感器用于采集金属屋面上的环境数据， 包括风力、 风向、 温度、 湿度和 气压数据； 所述应力应 变传感器用于采集金属屋面的应力和变形 数据。 5.根据权利要求4所述的一种金属屋面健康监测系统， 其特征在于， 还包括抗风夹和 支 架， 所述抗风夹固定在金属屋面上， 所述支 架固定在所述 抗风夹的顶端； 所述纵向激光传感器、 所述横向激光传感器、 所述气象采集传感器和所述数据采集模 块固定在所述支 架上， 所述应力应 变传感器固定在金属屋面的波谷位置 。 6.根据权利要求5所述的一种金属屋面健康监测系统， 其特征在于， 还包括太阳能电池 板， 所述太阳能电池板固定在所述支 架顶部， 用于为系统供电。 7.根据权利要求3所述的一种金属屋面健康监测系统， 其特征在于， 还包括视频采集模 块， 用于采集金属屋面现场视频。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115096359 A 2一种金属屋面健康监测系统及方 法 技术领域 [0001]本发明涉及金属屋面性能评估技术领域， 更具体的说是涉及一种金属屋面健康监 测系统及方法。 背景技术 [0002]金属屋面围护系统是机场航站楼、 车站、 会展中心等大跨度钢结构建筑的重要组 成部分， 具有优异的结构性能和外观 适应性。 但由于 常年暴露于复杂天气环境中， 风致损伤 带来的屋面变形、 开裂甚至揭顶等事故频繁出现， 造成恶劣影响和巨大经济损失。 进入服役 期后的健康状况监测和 抗风揭性能退化预测是大跨度金属屋面抗风防灾工程亟待突破的 一个瓶颈 。 [0003]目前国内外设计的监测装置或方法可以实现屋面信息的采集或故障判定， 对屋面 系统的健康状况能起到反馈作用。 但这些监测系统有一定的滞后性， 在屋面出现故障的时 候才能起到反馈作用， 对于一些大型大跨度屋面结构， 在故障出现之前能实现准确的预测 或预警可以极大概率避免经济损失， 对保障公共与工业建筑的安全服役和稳定运行具有重 要意义。 [0004]因此， 如何提供一种可提前进行预警的金属屋面健康监测方法及系统是本领域技 术人员亟需解决的问题。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明提供了一种金属屋面健康监测系统及方法， 在金属屋面出现故 障前可以实现预警。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0007]一种金属屋面 健康监测方法， 包括： [0008]通过传感器模块采集金属屋面状态信息， 包括位移信息、 应力应变信息和气候信 息； [0009]通过数据采集模块获取金属屋面状态信息并通过无线通讯模块发送至远程监控 终端； [0010]所述远程监控终端基于金属屋面状态信息构建屋面健康状态时变模型， 输出安全 阈值， 实现提前 预警。 [0011]优选的， 通过高斯过程有监 督方式构建屋面 健康状态时变模型。 [0012]一种金属屋面 健康监测系统， 包括： [0013]传感器模块： 用于采集金属屋面状态信息， 包括位移信息、 应力应变信息和气候信 息； [0014]数据采集模块： 用于获取 金属屋面状态信息； [0015]无线通讯模块： 用于将金属屋面状态信息发送至远程 监控终端； 以及 [0016]远程监控终端： 基于金属屋面状态信息构建屋面健康状态时变模型， 输出安全阈说　明　书 1/4 页 3 CN 115096359 A 3