结构健康监测系统设计标准(征求意见稿)（可编辑）.doc

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1、2012结构健康监测系统设计标准(征求意见稿) CECS *：2012结构健康监测系统设计标准Design standard for structural health monitoring system（稿）结构健康监测系统设计标准Design standard for structural health monitoring system中国建筑工业出版社2012 北京前 言本标准是根据中国工程建设标准化协会关于2009年工程建设协会标准制定工作的通知（建振标字2009第3号）的要求，在编过程中，本标准共分七章和两个附录，主要技术内容是：传感器的选择及布置采集与处理数据通信与传输损伤识别与

2、安全评估数据库系统及其运行管理建筑振动专业委员会大连理工大学辽宁省大连市凌工路2号主编单位：参编单位：主要起草人：李宏男李爱群、滕军、闫维明、何秀凤、伊廷华、夏勇、衣景斌、肖仪清、徐幼麟李东升、丁幼亮、何浩祥、桑文刚、任亮、王浩、卢伟、陈彦江王拥鹏、贾东振缪长青、宋钢兵柳成荫李建慧王伟目 录1 总则2 术语和符号 2.1 术语 2.2 符号3 传感器的选择及布置 3.1 传感器的基本分类 3.2 传感器的 3.3 传感器的布置原则 3.4 传感器的布置方法4 采集与处理 4.1 的采集和调理 4.2 数据的时间间隔与同步 4. 数据的净化取舍4.4 数据的标准化 4.4 5 数据通信与传输 .

3、1 数据通及传输方案 5.3 设计要求 5.4 质量控制 5.5 其他问题6 损伤识别与安全评估 6.1 模态参数识别 6.2 损伤识别 6.3 安全评估7 数据库系统及其运行管理 7.1 数据库系统的及设计原则 7. 数据库设计基本要求 7.4 数据库的组成 7.5 数据库 7.7 数据库的运行管理附录A 传感器的及注意事项附录B 本标准用词说明条文说明1 General provisions2 Terms and symbols 2.1 Terms 2.2 Symbols3 Sensor selection and placement 3.1 Classification of senso

4、r 3.2 Sensor selection 3.3 Evaluation criteria for sensor placement 3.4 Sensor placement method4 Data acquisition and processing 4.1 Data acquisition and correction 4.2 Data sampling interval and synchronous 4.3 Data filtering and selection 4.4 Data standardization 4.4 Data processing5 Data communic

5、ation and transmission 5.1 Data communication and transmission scheme 5.3 Design requirements 5.4 Quality control 5.5 Other issues6 Damage identification and safety assessment 6.1 Modal parameter identification 6.2 Damage identification 6.3 Safety assessment7 Database system and its operation & mana

6、gement 7.1 Features and design principles of database system 7.2 Basic requirements for database design 7.4 Composition of database 7.5 Requirements for database selection 7.6 System interactive pattern 7.7 Operation and management of databaseAppendix A Sensor selection and notesAppendix B Explanati

7、on of wording in this standardAddition: Explanation of provisions1 总则1.01 为了规范结构健康监测系统的设计，提高结构健康监测系统设计质量，特制定本标准。1.02 此标准适用于大型土木结构（包括桥梁结构、高耸结构、大跨空间结构）在施工及期间的健康监测系统设计，其他工程项目也可参照使用。1.03 结构健康监测系统的设计需要坚持长远规划的原则，结合工程结构的具体特点和场地条件，综合考虑工程结构各阶段的健康监测需求、特征以及环境条件变化的影响，整个系统要做到安全可靠、方案可行、技术先进、经济合理、便于维护。1.04 。1.05 结

8、构健康监测系统的设计，应合理选用布置传感器及采集系统，使之满足监测的目的和功能。监测系统硬件的布置宜有一定的冗余度，宜优先采用标准成熟的产品。1.06 结构健康监测系统硬件应有适当的保护措施和可维护性，并能保证使用寿命。1.07 结构健康监测系统软件应与硬件相匹配，且具有兼容性、可扩展性、易维护和良好的用户使用性能。结构健康监测系统的设计，除应执行本标准外，尚应符合国家现行的标准规定。2 术语及符号2.1 术语2.1. 健康监测 health monitoring 利用现场的、无损方式结构信息，分析结构反应的各种特征，结构因损伤或退化而造成 变形监测 deformation monitorin

9、g利用仪器对进行持续观测性态分析发展态势。onstruction monitoring 体现结构设计思路、保证施工过程的安全且为施工控制提供数据的一种手段。 周期性监测 periodic monitoring 。2.1 连续监测 continuous monitoring 以连续的方式进行监测。2.1. 长期监测 long-term monitoring 在一段较长的时间或在结构整个剩余寿命进行连续监测。2.1. 环境振动 vibration 由自然或人为等多种因素共同造成的微幅振动。2.1. 传感器 transducer / sensor 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器

10、件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。2.1. 传感器优化布置 optimal sensor placement 利用尽可能少的传感器，将其布置在结构的适当位置，能够达到某一特定目标的过程。2.1. 有线传输 wire transmission 在两个通信设备之间通过物理连接，将信号从一方传输到另一方的技术。2.1. 无线传输wireless transmission 在两个通信设备之间不使用任何物理连接，而是通过空间传输的一种技术。2.1. 缺陷 defect 结构性能的欠缺或不完整。2.1. 损伤 damage引起结构性能降低的结构状态的不利变化。 退化 deterioration随时间

11、推移不利变化。 失效 failure 结构系统失去原有设计所规定的功能。damage identification 利用结构的响应数据来分析结构物理参数的变化，进而识别结构的损伤。 健康诊断 health diagnosis经过长时期使用后，通过测定其关键性能指标，其是否损伤，损伤位置，程度及其剩余寿命的工作。 模态特性modal property 结构的固有振动特性，每模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。按照模态参数是实数还是复数，可分为实模态和复模态。2.1. 模态分析 modal analysis 。2.1. 模式识别pattern recognition 对表征的各种形式的信息进

12、行处理和分析，以对进行描述、辨认、分类和解释的过程。2.1. 数据融合 data fusion 的若干观测信息，在一定准则下加以分析、综合，以完成所需的决策和评估任务而进行的信息处理技术。2.1. 数据挖掘 data mining 从大量数据中获取有效的、新颖的、潜在过程又称数据库中知识发现。2.1. 时频分析 time-frequency analysis 设计时间和频率的联合函数，并用它同时描述信号在不同时间和频率的能量密度或强度。2.1. 有限元模型修正 Finite element model updating通过有限元模型中的参数，使有限元计算结果与实际尽可能接近的过程。 目标可靠性

13、水平 target reliability level 为确保可接受的安全性和适用性而需要的可靠性水平。2.1. 参考周期 reference period为评价变量变化值或与时间相关的材料性能等而选择的。 耐久性durability 结构抵抗自身和自然环境双重因素长期破坏作用的能力。2.1. 结构性能 structural performance在安全性和适用性方面定性或定量的描述结构的行为。 安全等级 safety class 根据破坏后果的严重程度划分的结构或构件的等级。2.1. 评定 evaluation 确定结构实际的过程。 expert system根据在某一领域内的知识、经验和技

14、术而建立的解决问题和做决策的计算机软件系统。 安全性评估 safety assessment 通过各种可能的的测试手段，结构当前的工作状态，并与其临界失效状态进行比较，评价其安全等级。2.1. 剩余工作寿命 remaining ice life对现有结构通过定期的维护能正常使用的期限。 预警 warning，向相关部门发出紧急信号。2.1. 维护 maintenance 为保持结构应有的性能而进行的例行。2.1. 数据库 database长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。2.1. 数据库管理系统database manage system借助操作系统的支持对数据库和系统资源进行

15、统一管理和控制的软件。其主要功能包括：数据库的建立数据定义、数据、数据库的运行管理和维护。2.2 符号模态保证准则矩阵的第个元素归一化后的模态矩阵，其每一列为结构的一个模态矩阵的转置模态矩阵的奇异值比模态矩阵的最大奇异值模态矩阵的最小奇异值Fisher信息阵 表征最小二乘法准则的目标函数利用较多传感器取得的模态坐标的最佳最小二乘估 采用某待选传感器组合时模态坐标的最小二乘估计与第个模态第个自由度相对应的模态动能第个模态在点的分量有限元质量阵的第个元素；第个模态在点的分量第个自由度的特征向量乘积指标第个自由度的模态分量加和指标原点留数法的指标两个矩阵相对应的元素点点相乘对角的结构特征值矩阵，其每

16、一个对角元为结构圆频率的平方有效独立系数与维数相同的维的单位正交矩阵提取括弧内矩阵的对角元维的上三角矩阵3 传感器的选择及布置3.1 传感器的基本分类监测用传感器类型 1 环境监测传感器 外部荷载监测类传感器 几何监测类传感器全球卫星定位系统（GPS） 结构反应监测类传感器 材料特性监测类传感器3.2 传感器的选型原则结构健康监测需要根据具体的项目要求和实际应用条件，本着力争实现“”的主要原则选择合理的传感器类型和数量。从“保证结构全寿命周期安全”的要求出发，根据结构状态、体系和形式以及经济条件合理地提出传感器的需求，并结合健康监测中具体内容和目的选择适宜的传感器类型和数量。确保传感器在监测期

17、间具有良好的稳定性和抗干扰能力，采集信号的信噪比应满足实际工程需求。优先选择具有补偿功能的传感器，以便有效降低或消除环境因素的影响。 传感器选型注意以下几个方面： 1 建立比较精确的力学模型并进行适当的分析 对结构的内力分布和动力特性作全面的分析，并结合监测数据寻找结构静动力应较大的部位。 2 选择合适的 根据经验以及当前传感器产品的制作水平、性能参数和价格确定传感器的类型。 3 选择恰当的监测位置、数量及安装方式 根据现场调研力学分析结果确定必要和的监测位置 4 选择可靠的 结合传感器类型，选择操作方便、耐候性好且精度合适的通讯系统，保证监测结果的可信度。3.2. 选择传感器时应考虑以下性能

18、参数： 1 量程 2 采样频率 3 线性度线性度。 4 灵敏度灵敏度 5 分辨率： 6 迟滞：迟滞差值 7 重复性：重复性 8 漂移： 9 供电方式：传感器供电形式 11 寿命：对于实时监测要求比较高的传感器，还需要考虑以下动态特性： 1 传感器的传递函数 2 传感器的频率响应函数 3 传感器的静态标定与校准4 传感器的动态标定与校准。 常用传感器的选型和使用注意事项按本附录A的规定进行。3.3 传感器的布置原则.3.1 传感器布置的总体原则 1 测得的数据对实际结构的静力参数或环境变化较为敏感2 测得的数据应能充分并准确地反应结构的特性3 测得的参数应能够与理论分析结果建立起对应关系4 能够

19、通过合理添加传感器对感兴趣的局部进行数据重点采集 宜在结构应最不利处或已损伤处布置 可合理利用结构的对称性原则，达到减少传感器的目的 传感器的布置便于安更换。在满足前述原则的基础上， 传感器布置的内容 1 环境监测、几何监测、外部荷载监测和结构反应监测等传感器在结构上的布置位置。2 加速度传感器的布置是传感器布置的主要内容，指如何将传感器布置在结构的适当位置，使测量信息最丰富而满足某一特定目标的过程。 加速度传感器布置的评价准则1 宜采用的评价准则包括：1 模态保证准则；2 奇异值比；3 平均模态动能；4 有效独立法；5 模态的可视化程度；6 表征最小二乘法准则。 2 评价准则各有侧重，宜根据

20、结构的特点和监测目的的具体情况而定，详细参见条文说明。3.4 传感器的布置方法.4.1 环境监测、几何监测、外部荷载监测和结构反应监测等传感器可通过有限元分析确定极值或关键控制位置，风速仪等特殊类型的传感器可依其测量特点进行布置。 加速度传感器布置的方法1 宜采用的布置方法有：1 模态动能法；2 特征向量乘积法；3 原点留数法；4 有效独立法；5 改进的MinMAC法；6 模态矩阵的QR分解法；7 特征值灵敏度法。2 布置方法各有侧重，宜采用几种方法初步确定传感器的布置位置组合，然后依据试验目的和要求结合几个方案进行取舍。4 数据采集与处理4.1 的采集和调理4.1. 采集设备的性能应与对应传

21、感器性能匹配，并满足被测物理量的要求。 采集设备与传感器之间应有明确的拓扑关系，根据工程特点与现场具体条件，可以选择数据集中采集与分散采集两种模式。4.1. 为保证所采集数据的质量，宜对信号进行放大、滤波、去噪、隔离等预处理，对信号强度量级有较大差异的不同信号，应严格进行采集前的信号隔离，避免强信号对弱信号的干扰。4.1. 采集设备应设置在环境适当之处，避免潮湿、静电及磁场环境，信号采集仪有不间断电源保障。4.2 数据的时间间隔与同步 数据的时间间隔应能够反映被监测的结构行为和结构状态，并满足结构健康监测数据的应用条件。传感器可以视具体情况选择相同或不同采集时间间隔。4.2. 同类或不同类数据

22、如果需要做相关分析（含模态分析），则所有相关数据须同步采集，否则，可以选择伪同步采集或异步采集。4.2. 根据监测的频度结构健康监测系统划分为三个等级：在线实时监测系统 一级 ，定期在线连续监测系统 二级 ，定期系统 三级 。4. 数据的净化 数据采集前，应对含噪信号进行降噪处理，提高信号的信噪比。4.2 数据分析处理之前，应正确处理粗差、系统误差、偶然误差等。4.3 正确判断异常数据是由结构状态变化引起还是监测系统自身异常引起，剔除由监测系统自身引起的异常数据。4.4 对于交变类型的较高频连续监测数据，可根据数据存储准则。4. 数据的标准化4.1 监测系统中存储数据的单位，采用国际单位制。4

23、.2 数据的时间应采用公历，最低精度为秒。4.5 数据 监测数据主要用于后续的结构损伤识别、模型修正和安全评定等，相关的数据处理方法将随不同结构对象而不同。 一些常用的数据统计方法也经常用于监测数据的处理，处理结果可以用于判定监测数据是否异常的参考，这些结果包括：极大/小值查找、平均值、均方差、直方图、概率分布图、相关曲线、频谱图等。5 数据通信与传输5. 数据通及传输方案5.1 基于信号的同步技术 采用基于时钟同步模块的时钟频率共享技术，每个采集设备中装有时钟同步模块，再用将各个设备相连，以其中之一作为主模块，其余的作为从模块。主模块内部的时钟信号通过电缆同步从模块内部的时钟信号。时间戳同步

24、采用网络时间服务器。5.2 基于时间的同步技术 系统各部分具有一个公共的时间基准参考，可以基于该基准时间生成事件、触发和时钟。对于长距离传输，可以利用包括GPS、NTP、IEEE 1588和IRIG-B等各种时间参考，借助绝对定时实现测量结果的关联与同步。5.3 有线传输 两个通信设备之间使用物理连接，将信号从一方传到另一方。常用的介质有双绞线、同轴电缆和光缆等，常用的接口有RS232、RS422、RS485和RJ45等。5.4 无线传输 两个通信设备之间不使用任何物理连接，将信号通过空间传输的一种技术。通常可分为无线广域通信网（无线公网）和无线局域通信网两种方式。无线广域通信网络GPRS和C

25、DMA式；无线局域通信网。5.2 设计要求5.1 数据通信与传输系统应具有对来自系统的各种予以接收、处理、交换和传输的能力。数据通信与传输系统设计，保证数据传输的可靠性、高效性及数据传输质量。5.2 数据传输系统按照传输速度不同，可设计为同步传输和异步传输两种方式。1 低速数据传输采用异步传输；2 高速数据传输采用同步传输。5.3 当数据传输系统选择同步传输时，需要结合现场实际情况，综合考虑传感器间距离、工程各阶段特征及工程现场地形条件等因素，选择合适的同步技术。1 对于小范围的结构健康监测系统，宜采用基于信号的同步技术。采用该技术，在设计时还需考虑路线最优化，同时注意外部的突发事件对信号可能

26、造成的干扰。2 对于大范围的结构健康监测系统，宜采用基于时间的同步技术。 3 根据工程实际需要，可选取一种或两种同步技术组合使用。5.4 数据通信与传输系统的设计坚持因地制宜的原则，综合考虑数据通信传输距离、工程各阶段特征及工程现场地形条件、网络覆盖状况、已有的通信设施等因素，灵活选取合适的通信传输方式。1 当工程现场存在无线发射设备有强电磁场的环境下，应采取有效的电磁屏蔽措施，如无法实施电磁屏蔽，应采用有线传输方式。 对于交通不便的深山峡谷、复杂地形、物理线路布设和维护困难的环境下，宜采用无线传输方式。 需要构建临时通信网络的工程现场，宜采用无线传输方式。 根据工程实际需要，可选择一种通信传

27、输方式或多种通信传输方式进行组合使用。5.5 采用有线传输数据，设计时应优先考虑利用监测系统已有的光纤通信网或部门局域互联网等数据传输线路，的中继器或转发器，选取适当的传输介质；同时应以现场数据采集器的接口为基础，以增加最少的接口转换器为原则，选取适当的接口类型。5.6 采用无线传输数据，应根据工程现场营运的网络、成本及现场实际情况选择合适的无线传输方式。5.7 数据通信与传输系统中应设计数据备份机制，以保证在通信传输线路故障时数据的完整性和可靠性。 1 数据应至少保存最近7天的监测数据备份。 2 常用的数据存储介质为CF卡、SD卡等，宜设置双卡槽以满足连续观测需要，其容量选取应以结构健康监测

28、系统每天接收的数据量为依据。5.8 数据通信与传输系统设计具备以下基本资料： 1 工程场地与环境条件的有关资料1 工程场地的现状平面图，包括交通设施、高压架空线、地下管线和地下构筑物的分布；2 及有关建筑材料的供应条件；3 周围建筑物、噪声等。2 建筑工程的有关资料1 工程总平面布置图2 工程基础平面图和剖面图5.3 质量控制5.1 为了提高海量数据传输的可靠性，根据系统前端传感器单位时间采集的数据，结合设计的传输实际通信能力，对数据进行分包处理，以包为单位实施传输。开发的相应数据传输软件在设计中采用应答模式，并引入检校-重发-补发机制进行误码控制，以保证数据的可靠性及完整性。1 为实现数据同

29、步并区分每个数据段，加入开始位及结束位。为在的开头和结束位置，加入信息，定义请求发送包和文件结束包。为了区分不同传感器、不同数据采集终端发送数据，在每个数据段前加入标识信息，以便接收端根据标识信息加以区分。为保证数据传输的可靠性，对传输数据进行校验，可采用奇偶校验或循环冗余校验，并将校验码加入数据段后。5.2 数据通信与传输系统中设计校验机制，在传送和接收两方对数据进行确认以降低误码率。常用的校验方法有奇偶校验和循环冗余校验两种。 1 奇偶校验是在传送字符的各位之外，再传送1位奇校验位或偶校验位，分别为奇校验方式或偶校验方式。奇偶校验不能纠错，但发现错误后可以要求重发。 2 循环冗余校验采用除

30、法及余数的原理进行错误侦测。对数据质量要求较高或数据传输量较大的场合，宜采用循环冗余校验校验。常用的循环冗余校验位数有8、16、32位，大型工程结构健康监测系统的数据通信设计时宜采用16位的循环冗余校验校验。 3 接收端将计算得到的奇偶校验或循环冗余校验校验码与数据包包含的校验码进行比较，二者一致，接收端给发送端确认信息，继续发送下一数据包。若校验不合格，接收端发送相应信息，要求发送端重新发送该数据包。5.3 当数据通道发生故障而中断，在故障排除后，数据通信与传输系统应具有补发功能，将中断时间段内所有数据发送到接收端。5.4 对于数据通信与传输系统的应答、重发和补发模块应设置时限，避免因应答等

31、待、重发及补发影响正常数据发送利用数据通道空闲时段完成补发数据传输。5. 其他问题5.1 工程现场应有安置通信设备的，观测符合以下要求： 1 电力比较稳定可靠交通方便，自然环境清洁。 2 远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的工厂、仓库、堆场等。 3 远离强振源和强噪声源。 4 避开强电磁场干扰，无法避开时应采取有效的电磁屏蔽措施。 5 应有必要的防雷、防火设施。 6 观测内部温度、湿度等条件应满足通信及其他设备的工作环境要求，不能满足的应采取有效的调节措施。5.2 数据通信与传输系统的线路应。 应根据实际情况制定应对特殊突发情况的预案。6 损伤识别与安全评估6

32、.1 模态参数识别 结构模态参数识别的定义 在系统模型已知的情况下，用实测的输入与输出数据来识别描述系统特性的各种参数，如系统的、及阻尼，称为“参数识别”。 如果实际结构可以运用所谓的“模态模型”来描述其动态响应，则通过实验数据的处理和分析，寻求其“模态参数”的过程，称为模态参数识别。 模态参数识别的目的 1 通过获取结构自振频率、振型、模态阻尼比，如有特殊要求，可获取模态刚度、模态质量等参数。 2 获取的结构动力特性参数，可为结构模型修损伤识别提供基础数据。 模态的基本要求 1 模态前，应根据目的制定符合相关技术要求的方案，并进行必要的计算。 2 模态应符合下列要求： 1 传感器宜选择高灵敏

33、度的低频传感器； 2 测点布置应尽量避开振型节点和反节点处，所布测点数不少于所测模态阶数的2倍，宜对称布置同时采集； 采样频率应满足采样定理的基本要求； 采样时间要保证数据有足够的长度； 当测点较多而传感器数量不足时，可以分批测量，每批测试应至少保留一个共同的参考点。 1 频域识别方法时域识别方法时频域方法。 在线识别技术6.2 损伤识别 要求 1 目标 2 要求 损伤识别由浅入深逐次分为损伤、损伤定位、损伤定量、损伤评估； 损伤应给出结构是否发生损伤的明确判断，并对相应的判断阈值进行说明； 损伤定位给出结构发生的位置 3 损伤定量给出发生损伤的单元或构件的损伤程度； 损伤评估应对结构的损伤后

34、的性能退化做出综合评估，对结构损伤后的余寿命进行预测。 2 动力参数法动力参数法可采用固有频率比、固有振型变化、振型曲率、应变模态振型、MAC、COMAC、柔度曲率、模态应变能、里兹向量等。3 模型修正法 模型修正法可采用矩阵型修正方法、元素型修正方法、误差因子修正方法（子矩阵修正方法）、设计参数修正方法。4 其他方法6.3 安全评估 一般原则 1 结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。 2 结构在设计使用年限内应满足下列功能要求： 1 在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用； 2 在正常使用时具有良好的工作性能； 3 在正常维护下具有足够的耐久性能； 4 在设计规定的偶然事

35、件发生时及发生后，仍能保持整体稳定性。 3 施加在结构上的荷载宜采用随机过程概率模型描述。 4 结构构件的可靠指标宜采用考虑基本变量概率分析类型的一次二阶矩方法进行计算。 方法结构构件可靠度分析方法两大类。一类是解析算法，包括改进的一次二阶矩法、二次二阶矩法、JC法等；另一类是随机模拟法，包括蒙特卡罗法、随机有限元法等。结构体系可靠度分析法可采用界限估算法、串联及并联和混联体系可靠度计算法、概率网络估算技术方法、蒙特卡罗法、分枝界限法等。 7 数据库系统及其运行管理7.1 数据库系统的及设计原则 结构健康监测数据库存储从采集系统收集到的实时数据和历史数据，供数据处理系统进行数据处理，供评估系统

36、对数据进行分析，并将处理分析结果进行保存以便查询。 数据库设计应遵循数据库可靠性先进性开放性可扩展性标准性经济性的基本原则数据的共享性数据结构的整体性数据库与应用系统的7.2 数据库设计基本要求7.1 系统应用模式 数据库系统在使用支持在线实时数据处理分析离线数据处理分析两种工作方式的混合模式。7.2 系统涉及的功能 结构健康监测系统涉及的数据库功能包括：设备管理、监测信息管理、结构模型信息管理、评估分析信息管理、数据转储管理、用户管理、安全管理以及预警信息管理等方面。 1 设备管理包括传感器设备的添加、更换、状态查以及故障检测等功能。传感器设备按照监测信息内容和功能进行分类管理。 2 监测信

37、息管理包括监测信息的自动导入、以图形或文件形式导出数据、历史监测信息的查询监测信息的可视化功能。 3 结构模型信息管理提供结构的基本参数和评估分析所需要的计算机数值模型。 4 评估分析信息管理提供评估则保存评估结果查询统计。 5 数据转储管理支持海量数据的归档以及相应的元数据管理。归档的数据可以存储在大容量存储设备中并支持使用时的可访问性。 6 用户管理支持用户的定义和分配功能。系统根据用户的来操作不同模块，提供用户组管理用户注册和认证管理等。 7 系统安全管理应提供系统运行环境的网络安全管理、数据库的容灾备份机制、敏感信息标记以及用户使用日志审计等功能。数据库系统安全管理有相应的硬件、和人员

38、来支持 8 系统预警处理功能各种预警信息以邮件短信等形式通知。7.3 数据装载数据库建好之后，就可以装载数据。数据装载包括筛选输入校验转换综合主要步骤 数据库系统的应用性能要求 1 数据精度要求：结构监测数据以及分析数据的精度满足监测目的，根据结构特性、监测内容而定。 2 查询结果一般要求响应级别在秒级，分析结果及可视化等方面要能满足实际使用的要求。7. 数据库的组成7.1 数据库按照主题可以划分为设备数据库、监测信息数据库、结构模型信息数据库、评估分析数据库和用户数据库等。 1 设备数据库的内容应包括设备标识、设备名称、所属子站、几何位置、设备功能、出厂参数、安装时间、采样频率、警戒值、运行

39、状况、维修记录等。 2 监测信息数据库包括监测到的原始环境信息、荷载信息、结构应信息、结构形态信息以及原始数据经简单处理后的附加信息。各种原始监测信息的记录应能满足监测目的。环境信息的内容一般包括气压、风速和风向、环境温度和太阳辐射强度、湿度、腐蚀；荷载信息的内容一般包括风压、地面加速度、车辆荷载、结构温度；结构应信息的内容一般包括结构位移、加速度、应变、倾角、沉降；结构形态信息包括结构坐标线形。 3 结构模型信息数据库的内容包括结构设计图纸、基本设计参数、结构分析所需要的有限元模型等。 4 评估分析数据库的内容包括评估所采用的则和方法评估时间、参数、对象、结果和报告。 5 用户数据库的内容包

40、括用户名、用户标识、用户组、个人信息等。7.2 数据元设计要求 1 数据库应建立在清晰、简明、标准化的数据元上，保证用户方便、快速、准确地检索到所需的信息。 2 数据元标准应包括数据元的定义、命名/标识和一致性。7.3 信息分类与编码标准信息分类与编码是基础的信息标准，监测单位应遵照“国际标准、国家标准、行业标准和企业标准”来建立适合结构物实际情况的信息分类与编码标准，应做好名词俗语的标准化，确定信息分类与编码对象、编码原则和编码表标准。7. 数据库选的 选择数据库管理系统考虑以下因素： 1 系统支持对海量数据的高效管理机制。 2 异常情况下的容错。评价标准包括：有无操作系统故障、网络故障硬件

41、的容错，有无磁盘镜象处理功能软件的容错，有无应用软件异常情况的容错功能。 3 系统恢复功能。当突然停电、出现硬件故障、软件失效、病毒或严重错误操作时，系统应提供恢复数据库的功能，如定期转存、恢复备份、回滚等，使系统将数据库恢复到损坏以前的状态。 4 系统宜支持分布式数据管理功能。包括分布式数据存储、复制、数据透明访问等。 1 人机交互反映了结构健康监测系统建成后操作本系统的用户和监测系统本身之间的交互方式。人机交互要求系统具有友好的、符合专业操作习惯的用户界面。 2 监测系统与数据库系统之间的交互反映了结构健康监测系统所处理的主要业务。一方面监测系统通过数据传输与控制系统将监测数据存储到数据库

42、系统中；另一方面，监测系统从数据库中请求及提取需要处理和分析的数据。处理分析完的相关信息也将存储在数据库系统中，以便系统能够进一步进行各种深入分析和评估。3 在分布式7.6 数据库的运行管理7.1 数据库的工作环境 1 物理方面。数据库管理系统处的物理环境。对数据库管理系统资源的处理应限定在一些可控制的访问设备内，防止未授权的访问。系统硬件和软件应受到保护以免未授权用户的物理修改。 2 人员方面。应有一个或多个能胜任的授权用户来管理数据库管理系统和它所包含信息的安全。管理员应经过一定培训，以便能正确有效地建立和维护安全策略。被授权的管理员严格遵从系统管理员文档的要求进行操作，不会蓄意破坏数据库

43、管理系统，不会蓄意违反操作规程。授权用户具备必要的授权来访问由数据库管理系统管理的少量信息。 3 连通性方面。数据库管理系统在系统管理员的配置下正常运行，用户可以通过网络远程访问和使用数据库管理系统。授权用户可以获得他们希望得到的适当服务。7.2 数据库试运行 应用程序调试完成，应数据库进行试运行操作，包括功能测试性能测试试运行操作做好数据库的备份和恢复工作。7.3 数据库维护 1 数据库备份和恢复。数据库管理员应针对不同的应用要求制定不同的数据备份计划，定期对数据库和日志文件进行备份，以保证一旦发生故障，能利用数据库备份和日志文件备份，尽快将数据库恢复到某种一致性状态，并尽可能减少数据库的。

44、 2 数据库安全性和完整性控制。数据库管理员根据用户的实际需要授予其不同的操作权限在数据库运行过程中，宜根据环境的变化适当调整原有的安全性和完整性控制以满足用户要求。 3 数据库性能的监控、分析和改进。数据库管理员应借助数据库管理系统的系统性能监测工具，来监督系统运行状态判断当前系统是否处于最佳运行状态；需要通过调整某些参数来进一步改进数据库性能。 4 数据库的重组和重构。数据库管理员应借助数据库管理系统提供的实用程序对数据库进行重组织重新构造附录A 传感器的及注意事项A.1 传感器的类型 监测用传感器类型 1 环境监测传感器：1 温度： 接触式：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器、半导体温度传感器、膨胀式温度计、光纤温度计。 非接触式：红外测温仪、光学温度计。 2 湿度：电子湿度计。 3 风速：。 4 地震：地震仪。 2 几何监测传感器：位移计、倾角仪、全球卫星定位系统（GPS）、电子测距器（EDM）、全站仪。 3 传感器 1 应变：电阻应变计、振弦应