1 总 则

• 1.0.1 为了规范结构健康监测系统的设计，提高结构健康监

• 1.0.2 本标准适用于土木工程结构在施工及服役期间的健康

• 1.0.3 结构健康监测系统的设计应坚持长远规划的原则，结

• 1.0.4 结构健康监测系统宜包括传感器系统、数据的采集和

• 1.0.5 结构健康监测系统的设计，应合理选用和布置传感器

• 1.0.6 结构健康监测系统硬件应有适当的保护措施和可维护

• 1.0.7 结构健康监测系统软件应与硬件相匹配，且具有兼容

• 1.0.8 结构健康监测系统的设计，除应执行本标准外，尚应

2 术语和符号

• 2.1 术 语

  • 2.1.1 健康监测 health monitoring

  • 2.1.2 施工监测 construction monit

  • 2.1.3 连续监测 continuous monitor

  • 2.1.4 长期监测 long-term monitori

  • 2.1.5 传感器 transducer／sensor  

  • 2.1.6 传感器布置 sensor placement

  • 2.1.7 有线传输 wire transmission

  • 2.1.8 无线传输 wireless transmiss

  • 2.1.9 同步传输 synchronous transm

  • 2.1.10 异步传输 asynchronous tran

  • 2.1.11 结构性能 structural perfor

  • 2.1.12 缺陷 defect     结构性能的欠缺或

  • 2.1.13 损伤 damage     引起结构性能降低

  • 2.1.14 退化 deterioration     结

  • 2.1.15 失效 failure     结构系统失去原

  • 2.1.16 损伤识别 damage identifica

  • 2.1.17 模态特性 modal property   

  • 2.1.18 模态分析 modal analysis   

  • 2.1.19 模态参数识别 parameter ident

  • 2.1.20 耐久性 durability     结构抵

  • 2.1.21 安全等级 safety class     

  • 2.1.22 安全评估 safety assessment

  • 2.1.23 预警 warning     在危险发生之前

  • 2.1.24 维护 maintenance     为保持

  • 2.1.25 数据库 database     长期储存在

  • 2.1.26 数据库管理系统 database manag

• 2.2 符 号

3 传感器的选择和布置

• 3.1 传感器的选择

  • 3.1.1 传感器的选型应符合下列原则：     1 结构

  • 3.1.2 传感器选型应符合下列规定：     1 宜建立

  • 3.1.3 常用传感器的选型和使用注意事项宜按本标准附录A

  • 3.1.4 传感器的性能参数应符合下列要求：     1

  • 3.1.5 传感器除应符合本标准第3.1.4条的性能参数要

  • 3.1.6 对于实时监测要求比较高的传感器，尚应考虑下列动

• 3.2 传感器的布置原则

  • 3.2.1 传感器布置应遵循下列原则：     1 测得的

  • 3.2.2 传感器布置应包括下列内容：     1 环境监

  • 3.2.3 加速度传感器布置宜符合本标准附录B的准则。

• 3.3 传感器的布置方法

  • 3.3.1 环境监测、几何监测、外部荷载监测和结构反应监测

  • 3.3.2 加速度传感器的布置宜按本标准附录B的方法执行。

4 数据采集和处理

• 4.1 数据的采集

  • 4.1.1 采集设备的性能应与对应传感器性能匹配，并满足被

  • 4.1.2 采集设备与传感器之间应有明确的拓扑关系。根据工

  • 4.1.3 采集设备宜对信号进行放大、滤波、去噪、隔离等预

  • 4.1.4 采集设备不应设置在潮湿、有静电和磁场环境之中，

  • 4.1.5 结构健康监测系统可根据监测的频度划分为3个等级

  • 4.1.6 数据的采样频率应能反映被监测结构的行为和状态，

  • 4.1.7 数据的采样时间应有足够的长度。当测点较多而传感

  • 4.1.8 当同类或不同类数据需要做相关分析(含模态分析)

• 4.2 数据的处理

  • 4.2.1 数据采集前，应对含噪信号进行降噪处理，提高信号

  • 4.2.2 数据分析处理之前，应正确处理粗差、系统误差、偶

  • 4.2.3 应正确判断异常数据是由结构状态变化引起还是监测

  • 4.2.4 对于交变类型的较高频连续监测数据，可根据数据存

  • 4.2.5 监测系统中存储数据的单位，宜采用国际单位制。

  • 4.2.6 数据的时间应采用公历，最低精度为秒。

5 数据传输

• 5.1 设计要求

  • 5.1.1 数据传输可采用下列方式：     1 基于信号

  • 5.1.2 数据传输系统应具有对来自数据采集系统的各种数据

  • 5.1.3 数据传输系统按照传输速度不同，可设计为同步传输

  • 5.1.4 当数据传输系统选择同步传输时，应结合现场实际情

  • 5.1.5 数据传输系统的设计应坚持因地制宜的原则，并综合

  • 5.1.6 采用有线传输数据，设计时宜利用监测系统已有的光

  • 5.1.7 采用无线传输数据，应根据工程现场营运的网络、成

  • 5.1.8 数据传输系统中应设计数据备份机制，以保证在传输

  • 5.1.9 数据传输系统设计宜具备下列基本资料：     

• 5.2 质量控制

  • 5.2.1 应根据系统前端传感器单位时间采集的数据量大小，

  • 5.2.2 数据传输系统中应设计校验机制，在传送和接收两方

  • 5.2.3 当数据通道发生故障而中断，在故障排除后，数据传

  • 5.2.4 对于数据传输系统的应答、重发和补发模块应设置时

• 5.3 其他要求

  • 5.3.1 工程现场应有安置传输设备的观测室，观测室应符合

  • 5.3.2 数据传输系统的线路应满足设备安装的相关要求，并

  • 5.3.3 数据传输应根据实际情况制定应对特殊突发情况的应

6 数据存储和管理

• 6.1 数据库系统的功能和设计原则

  • 6.1.1 结构健康监测数据库应将采集系统收集到的实时数据

  • 6.1.2 数据库设计应遵循数据库系统的可靠性、先进性、开

• 6.2 数据库设计基本要求

  • 6.2.1 数据库系统在使用时应支持在线实时数据处理分析、

  • 6.2.2 结构健康监测系统涉及的数据库功能应包括监测设备

  • 6.2.3 监测设备管理应包括传感器和采集设备(包括采集子

  • 6.2.4 监测信息管理应包括监测信息的自动导入、图形或文

  • 6.2.5 结构模型信息管理应提供结构的基本参数和评估分析

  • 6.2.6 评估分析信息管理应提供评估准则、保存评估结果并

  • 6.2.7 数据转储管理应支持海量数据的归档以及相应的元数

  • 6.2.8 用户管理应支持用户权限的定义和分配功能。系统根

  • 6.2.9 系统安全管理应提供系统运行环境的网络安全管理和

  • 6.2.10 系统应具备预警信息处理功能，并能将各种预警信

  • 6.2.11 数据装载应包括数据的筛选、输入、校验、转换和

  • 6.2.12 结构监测数据和分析数据的精度应满足监测目的，

  • 6.2.13 查询的响应级别应为秒级，分析结果及可视化等方

• 6.3 数据库的组成

  • 6.3.1 数据库按主题可划分为监测设备数据库、监测信息数

  • 6.3.2 数据库应建立在清晰、简明、标准化的数据元上，保

  • 6.3.3 数据元标准应包括数据元的定义、命名／标识和一致

  • 6.3.4 监测单位应遵照“国际标准、国家标准、行业标准和

• 6.4 数据库选型的要求

  • 6.4.1 选择数据库管理系统宜考虑下列因素：     1

  • 6.4.2 异常情况下的容错功能可按下列内容进行评价：  

  • 6.4.3 当突然停电、出现硬件故障、软件失效、病毒或严重

• 6.5 系统交互方式

  • 6.5.1 系统交互可采用人机交互、监测系统与数据库系统交

  • 6.5.2 系统交互应符合下列规定：     1 人机交互

• 6.6 数据库的运行管理

  • 6.6.1 数据库的工作环境应满足下列要求：     1

  • 6.6.2 在应用程序调试完成后，应对数据库进行试运行操作

  • 6.6.3 数据库的维护应符合下列规定：     1 数据

7 结构状态识别和健康评估方法

• 7.1 模态参数识别

  • 7.1.1 模态参数识别应满足下列要求：     1 应通

  • 7.1.2 模态参数识别可采用下列方法：     1 频域

• 7.2 损伤识别

  • 7.2.1 损伤识别宜由浅入深逐次分为损伤判断、损伤定位、

  • 7.2.2 损伤识别可采用下列方法：     1 静力参数

• 7.3 安全评估

  • 7.3.1 安全评估应符合下列原则：     1 结构在规

  • 7.3.2 安全评估可采用下列方法：     1 确定性方

附录A 传感器的选择和注意事项

• A.1 传感器的分类和性能参数

  • A.1.1 结构健康监测用传感器和相关仪器类型按所监测的参

  • A.1.2 监测用传感器和相关仪器宜包括下列类型：    

  • A.1.3 传感器主要性能参数应包括下列内容：     1

• A.2 应变传感器

  • A.2.1 应变传感器宜根据监测目的和要求，可按表A.2.

  • A.2.2 应变计的选择应充分考虑测量结构在制作、养护、施

  • A.2.3 电阻应变计可按全桥或半桥方式制作。传感器的测量

  • A.2.4 电阻应变计及其连接电缆均应有可靠的防潮绝缘防护

  • A.2.5 不同材质的电阻应变计应使用不同的粘贴剂。在选用

  • A.2.6 钢弦式应变计应按被测对象规格大小选择。仪器的可

  • A.2.7 钢弦式应变计应通过与之匹配的频率仪进行测量，频

  • A.2.8 结构健康监测所用的光纤光栅的性能参数应满足下列

  • A.2.9 结构健康监测所用的光纤光栅解调设备的选型应符合

  • A.2.10 光纤光栅测量时，对于采用可调谐滤波器解调原理

  • A.2.11 应变片上任一点的应变，可按下列公式进行计算：

  • A.2.12 应变监测数据整理应符合下列规定：     1

• A.3 位移传感器

  • A.3.1 位移传感器可分为接触式和非接触式。监测用接触式

  • A.3.2 导电塑料电位器传感器宜包括下列参数：     

  • A.3.3 线性可变差动变压位移传感器(LVDT)应由一个

  • A.3.4 磁致伸缩位移传感器不宜用于小位移的测量。

  • A.3.5 采用GPS动态差分载波相位方法监测时，在GPS

• A.4 加速度传感器

  • A.4.1 加速度传感器可分为压阻式、压电式和压容式，并应

  • A.4.2 加速度传感器的选择宜考虑重量、频率响应和灵敏度

  • A.4.3 传感器内部结构宜根据晶体片感受振动的方式和安装

附录B 常用的传感器布置准则和方法

• B.1 传感器的布置准则

  • B.1.1 加速度传感器布置宜符合下列准则：     1

  • B.1.2 模态保证准则矩阵可按下式进行计算：     式

  • B.1.3 模态矩阵的奇异值比可按下式进行计算：     

  • B.1.4 平均模态动能宜选择所有自由度模态动能中较大一部

  • B.1.5 有效独立法的Fisher信息阵可按下式进行计算

  • B.1.6 模态的可视化程度是待识别的模态宜在结构的特征点

  • B.1.7 表征最小二乘法准则可按下式进行计算：     

• B.2 传感器布置方法

  • B.2.1 加速度传感器可按下列方法进行布置：     1

  • B.2.2 模态动能法可按下式进行计算：     式中：M

  • B.2.3 特征向量乘积指标可按下式进行计算：     式

  • B.2.4 原点留数法的指标可按下式进行计算：     式

  • B.2.5 有效独立法的有效独立系数可按下列公式进行计算：

  • B.2.6 改进的MinMAC法可按下列步骤进行：    

  • B.2.7 模态矩阵的QR分解法可按下列步骤进行：    

  • B.2.8 特征值灵敏度法可按下列步骤进行：     1