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案例研究:
——結構健康監測（結構臺陣）
——國家級大理經濟技術開發區管理委員會
——云南省大理市

背景:
大理白族自治州，首府駐大理市，是云南的16個地級行政區之一，地處云南省中部偏西，海拔2090米，東鄰楚雄州，南靠普洱市、臨滄市，西與保山市、怒江州相連，北接麗江市。地跨東經98°52′～101°03′，北緯24°41′～26°42′之間，東巡洱海，西及點蒼山脈，轄大理市和祥云、彌渡、賓川、永平、云龍、洱源、鶴慶、劍川8個縣以及漾濞、巍山、南澗3個少數民族自治縣，是西南邊疆開發較早的地區之一。
地處低緯高原，四季溫差不大，干濕季分明，以低緯高原季風氣候為主，境內以蝴蝶泉、蒼山、洱海、大理古城、崇圣寺三塔等景點最有代表性。

挑戰:
大理境內主要有蒼山山前斷裂和鳳儀-定西嶺斷裂，蒼山山前斷裂位于蒼山東麓，大理盆地西緣，地質上為蒼山隆起與大理盆地的分界，西部是蒼山山脈；鳳儀－定西嶺斷裂同樣屬于紅河斷裂帶的斷裂構造，該斷裂北段成為鳳儀盆地與山區的分界。在這兩條全新世活動斷裂的斜列部位曾于1925年發生大理7級地震。
大理經開區管委會大樓于2016年施工，2018年投入使用，地上26層，地下1層。該大樓距1925年大理7.0級地震震中約10km。

解決方案:
大樓高26層，以及地下停車場1層，總計27層。選擇在-1層（停車場）、3層、6層、9層、12層、15層、18層、21層、24層、26層作為加速度計布設樓層，除了底層和頂層，均以3層作為一個步進。每層放置兩套加速度計，分別安裝于大樓內部東側的弱電井和西側的強電井內。
整套系統選用了GeoSIG公司專門為結構健康監測（SHM）開發的軟硬件系統，分別是GeoSMART實時結構健康監測軟件，以及GMSplusD數字傳感器系統。
每套GMSplusD可以使用低成本的Cat5E網線連接4套AC-7xD/AC-4xD數字化傳感器（此項目選用了AC-4xD），以及再內置/外接1套傳統的AC-7x/AC-4x模擬傳感器，從而使得監測通道的數量最多擴展到15個。
4套內置AC-43的數據采集儀GMSplusD-43分別安裝于-1層和15層，頂部26層也選用了三分量（X, Y, Z）的AC-43D，其余各層均選用兩分量（X, Y）的AC-42D。加速度計的X軸全部指向該建筑的長軸方向（西偏北）。
所有數據，包括實時數據流和系統狀態、日志等數據通過交換機匯總到-1層的機房內，由一臺高性能工作站統一處理。
GMSplusD數據采集儀有NTP授時功能，將1套GMSplusD-43設置為NTP授時服務器，其他數據采集儀的時間均與其同步，NTP授時精度<±4ms。


系統選用GeoDAS軟件接收實時數據流，以及系統狀態、日志等其他信息，并通過設置，將實時的加速度數據通過雙重積分轉化為位移數據，經濾波后導入到GeoSMART實時結構健康監測軟件中。
GeoSMART實時結構健康監測軟件可以實現以下功能：

• 顯示傳入數據流，含用戶可配置顏色選項和實時閾值超出評估
• 顯示傳入數據流的頻率組成
• 顯示由直線和曲面組成的結構3D動畫模型，具有近實時的運動
• 在動畫模型上縮放、平移、3D旋轉、2D平面視圖、顯示變形/未變形的形狀，顯示/隱藏功能
• 指定傳感器的3D顯示、指向和超出狀態
• 對于規則建筑，計算任意安裝有儀器的樓層在X – Y平面上的剛體平移和旋轉
• 對于規則建筑，計算和顯示指定樓層對的形心之間的層間位移
• 新的扇形層間位移顯示，以及傳統的線性顯示
• 創建可視化報警，以防傳入和/或計算數據超出定義的閾值，含“復位”功能
• 四種超出等級顏色報警（藍色、黃色、橙色和紅色）
• 在計算機的串口或UDP端口生成和發送報警文本（可根據要求提供兼容的硬件繼電器）
• 將輸入和/或計算數據連續地保存到ASCII文本文件中
• 基于用戶可配置的文本文件完成系統設置
• 可在不同屏幕上顯示傳入數據流、層間評估和3D運動的獨立窗口