CN203632881U - 用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及房屋监测技术。用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，由感知层、网络层和应用层互相连接构成，感知层包括一湿度传感装置，湿度传感装置连接有一通信模块；应用层设有的终端设备通过网络层与湿度传感装置无线相连。湿度传感装置对湿度非常敏感，一旦外墙出现渗漏，湿度传感装置采集到的信息数据将会发生明显变化，借助于通信模块向终端设备传递信号，从而有针对性地进行相应处理。

Description

用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统

技术领域

本实用新型涉及房屋监测技术，具体涉及渗漏监测。

背景技术

建筑物渗漏问题是较为普遍的质量通病，许多建筑物在使用过程中发现外墙漏水、外墙渗漏、粉刷层脱落等现象，日复一日，房顶、外墙面会因渗漏而出现大面积剥落，并因长时间渗漏、潮湿而导致霉变，直接影响古建筑质量，并直接影响到整栋建筑物的使用寿命。

外墙渗漏会造成室内空气潮湿，甚至会导致霉变，直接影响文物古建筑内部构件的使用性能和安全性能，因此需对外墙渗漏进行及时处理。一般情况下，往往当墙体出现大面积由于渗水导致的病害时，才能发现渗漏现象。而此时针对渗漏问题采取的常规做法是对防水层或砂浆层进行翻新。但实际上，大面积漏水可能只是由于单一的“渗漏源”造成，大面积翻新具有一定的盲目性，将花费大量的人力和物力来进行防水处理。此外，很多材料当湿度已发生很大变化时，材料表面却没有明显表观湿斑变化，用肉眼很难观察到。

如何准确定位“渗漏源”，并找出水从“渗漏源”开始渗透的路径，是本实用新型的技术关键。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，以解决上述问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，由感知层、网络层和应用层互相连接构成，其特征在于，所述感知层包括一湿度传感装置，所述湿度传感装置连接有一通信模块；所述应用层设有的终端设备通过所述网络层与所述湿度传感装置无线相连。湿度传感装置对湿度非常敏感，一旦外墙出现渗漏，湿度传感装置采集到的信息数据将会发生明显变化，借助于通信模块向终端设备传递信号，从而有针对性地进行相应处理。

所述湿度传感装置包括复数个湿度传感器，所述湿度传感器构成一湿敏阵列，所述湿敏阵列布设在建筑物的墙体内墙面粉刷层内。

所述湿敏阵列与一信号处理模块相连。所述湿敏陈列也可以先连接一编码器，通过所述编码器连接所述信号处理模块。

所述湿敏阵列在信号处理模块的控制下，实时监测古建筑外墙的渗漏情况，湿敏阵列对湿度敏感，一旦外墙渗漏，渗漏部分的湿敏阵列电参数发生变化，每个所述湿度传感器设有与所述湿度传感器相匹配的ID号码，信号处理模块可以根据内部编码判断电参数发生变化的湿度传感器，并通过ID号码知道的“渗漏源”位置，通过无线通信模块向外部设备发送数据。物联网监测系统应用层可通过云服务平台的数据监测功能快速判断发生渗漏的具体位置，从而及时发现外墙“渗漏源”。

所述湿度传感器可以包括湿敏元件，可以仅由湿敏元件构成；所述湿敏元件可以是湿敏电阻或湿敏电容；复数个所述湿敏电阻或湿敏电容通过电线连接所述信号处理模块。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当水吸附在感湿膜上时，元件的电阻率发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。

为了降低成本，所述湿敏阵列还可以包括至少两层导线阵列，至少两层导线阵列相交处通过一绝缘吸水材料连接。所述两层导线阵列相交处的节点，以及相交处的所述绝缘吸水材料构成一湿度传感器。在出现漏水，所述绝缘吸水材料吸水后，电阻降低，实现湿度传感器功能。信号处理模块根据导通情况判断哪些坐标处的绝缘吸水材料有吸水情况，绝缘吸水材料吸水必然是渗漏所致，从而判断渗漏位置。

为了进一步节省成本，所述湿敏阵列优选包括两层导线阵列。各层导线阵列中的导线方向一致，两层导线阵列的导线方向相交，优选垂直。所述编码器可以只有一个，也可以有复数个，编码器的个数与导线阵列的层数一致，这样一层导线阵列连接一个编码器，通过不同的编码器对各层导线进行编码。

作为一种优选方案，两层相邻的导线阵列之间夹设有一绝缘吸水材料制成的绝缘吸水层。施工中，布设湿敏阵列时可以首先铺设一层导线阵列，在铺设好的导线阵列上铺设绝缘吸水材料制成的绝缘吸水层，在绝缘吸水层上再铺设一层导线阵列。

作为另一种优选方案，也可以在至少两层导线阵列的导线相交处，通过绝缘吸水材料固定连接，构成一网状结构。所述网状结构可以直接嵌入墙面内部。也可以直接铺设。可以直接采用不设绝缘层的导线，也可以在所述导线外部分设有绝缘层，两导线相交的地方不设绝缘层。

所述信号处理模块固定在一小型塑料盒中，所述塑料盒固定在墙体上。

所述信号处理模块连接一用于将信号处理模块得出的数据处理成读写器可识别的数据并向读写器发射的射频信号处理模块；所述湿度传感装置还设有一与所述射频信号处理模块配套的读写器。所述读写器通过数据线连接终端设备。这样本实用新型的使用者可以借助读写器读取或更改湿度传感器中的数据，进而获知的外墙渗漏情况。

所述湿度传感器还可以设有传感器探头；所述湿度传感器探头可以是插针式湿度传感器探头。所述插针式湿度传感器探头等间距排布建筑物的外墙体内墙面粉刷层内。

所述传感器探头可以是一超声波探伤探头，所述超声波探伤探头连接一超声波探伤模块。超声波探伤头采用一反射式超声波探伤头。湿度传感装置通过超声波探测，获得外墙内部的裂痕信息。以便于精准的针对裂痕进行修补。因为本实用新型能够精准的确定出裂痕或者漏水点，因此具有修补痕迹小、修补速度快、对原建筑结构改变小、工程成本低等优点。

所述湿度传感装置还可以连接有一辅助探测器，所述辅助探测器设有一电极式探伤探头，所述电极式探伤探头连接一振荡信号源，所述振荡信号源产生的振荡电信号传送给所述电极式探伤探头；所述辅助探测器包括一电极、一振荡电信号检测装置，所述电极连接所述振荡电信号检测装置，所述振荡电信号检测装置连接一信号处理模块；

将所述辅助探测器的电极与所述外墙渗水点接触，将所述电极式探伤探头的电极在外墙附件移动，在移动到渗水点时，因为存在漏水，所述渗水点处湿度较高，存在水分较多，因此电阻较低，形成一导电体；所述电极式探伤探头的振荡信号通过所述导电体传递给所述辅助探测器的电极，进而传递给所述振荡信号检测装置，并进而将检测结果传递给所述信号处理装置，进行响应；从而获知，当前所述电极式探伤探头所在的位置为所述漏水点的位置，进而确定出“渗漏源”的位置，以便于精准的针对漏水点进行修补。精准的确定出“渗漏源”，因此具有修补痕迹小、修补速度快、对原建筑结构改变小、工程成本低等优点。并将振荡信号源设置为连接所述电极式探伤探头，而不是设置在辅助探测器上，可以避免在没有找到“渗漏源”之前因为电流作用，将导电体内的水分蒸发的问题。

所述信号处理模块连接所述通信模块；所述通信模块是利用无线网络通信的无线通信模块，所述无线通信模块可安装在屋架的大梁上部。安装方法既简便，而又不至于影响观瞻。

一定范围内的湿度传感装置可共享无线通信模块，即一个无线通信模块可以管理多个湿度传感装置，可根据需要设置合理数量的无线通信模块，做到既便于数据管理，又节省成本。

所述无线通信模块设有无线信号收发天线。所述无线通信模块是一基于3G网络、wifi网络或GPRS的通信模块。所述无线通信模块借助3G网络、WIFi网络、GPRS与外界通信。

所述网络层包括3G网络、WIFi网络、GPRS这三种网络传输方式；通过所述网络传输方式实现所述湿度传感装置与所述应用层设有的终端设备无线相连。

所述应用层设有一服务器，所述服务器连接有一云服务平台，通过所述云服务平台与笔记本电脑、手机、掌上电脑中的任一终端设备相连，通过所述终端设备实时检测渗漏现场。

通过湿敏阵列采集到的实时数据最终传输至服务器，通过进一步软件和网络应用开发建立监测外墙渗漏的云服务平台，云服务平台可通过网页登陆的方式，并根据用户名和权限，提供外墙渗漏监测现场的监测点布局地图查看、现场的实时数据查看和存储、历史数据查看、历史数据曲线展示功能。

为了使使用者掌握渗漏的位置，所述信号处理模块还连接一显示模块，所述显示模块包括一显示屏，通过所述显示屏对外显示信号处理模块的处理结果。所述信号处理模块还连接一触摸板，所述触摸板覆在所述显示屏上面。信号处理模块可以通过触摸板获得外界的控制信息，实现人机交互。

所述信号处理模块还连接一报警模块，所述报警模块可以是声音报警模块，所述声音报警模块包括一嗡鸣器。所述报警模块还可以是灯光报警模块，所述灯光报警模块包括一报警指示灯。

所述报警模块还可以是远程网络报警模块，当实时采集的数据出现异常，通过所述远程网络报警模块实现系统自动报警，并通过短信或网络直接通知工作人员，以便针对渗漏情况作出及时处理，通过远程网络报警模块的增加，进行远程在线监控。通过渗漏自动报警这一智能化管理水平，从而更好地解决常见的外墙渗漏问题。

为了解决湿敏阵列的供电问题，所述信号处理模块还连接一太阳能供电模块，所述太阳能供电模块包括一太阳能电池板、供电管理单元，所述太阳能电池板通过所述供电管理单元连接所述信号处理模块。

附图说明

图1为本实用新型的一种电路框图；

图2为本实用新型湿度传感装置的一种连接关系示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参照图1、图2，用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，由感知层、网络层和应用层互相连接构成，感知层包括一湿度传感装置，湿度传感装置连接有一通信模块；应用层设有的终端设备通过网络层与湿度传感装置无线相连。湿度传感装置对湿度非常敏感，一旦外墙出现渗漏，湿度传感装置采集到的信息数据将会发生明显变化，借助于通信模块向终端设备传递信号，从而有针对性地进行相应处理。

湿度传感装置包括复数个湿度传感器1，复数个湿度传感器构成一湿敏阵列，湿敏阵列布设在建筑物的墙体4内墙面粉刷层内。

湿敏阵列与一信号处理模块2相连。湿敏陈列也可以先连接一编码器，通过编码器连接信号处理模块2。湿敏阵列通过导线3阵列与信号处理模块2相连。湿敏阵列在信号处理模块2的控制下，实时监测古建筑外墙的渗漏情况，湿敏阵列对湿度敏感，一旦外墙渗漏，渗漏部分的湿敏阵列电参数发生变化，每个湿度传感器设有与湿度传感器相匹配的ID号码，信号处理模块可以根据内部编码判断电参数发生变化的湿度传感器，并通过ID号码知道的“渗漏源”位置，信号处理模块2可以根据内部编码判断电参数发生变化的湿度传感器1的位置，通过无线通信模块具有的信息解码功能确定各个传感探湿片的具体位置。物联网监测系统应用层可通过云服务平台的数据监测功能快速判断发生渗漏的具体位置，从而及时发现外墙“渗漏源”。

湿度传感器1可以包括湿敏元件，可以仅由湿敏元件构成；湿敏元件可以是湿敏电阻或湿敏电容。复数个湿敏电阻或湿敏电容通过电线连接信号处理模块2。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当水吸附在感湿膜上时，元件的电阻率发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。

信号处理模块2固定在一小型塑料盒中，塑料盒固定在墙体4上。信号处理模块2连接一用于将信号处理模块2得出的数据处理成读写器可识别的数据并向读写器发射的射频信号处理模块2；湿度传感装置还设有一与射频信号处理模块2配套的读写器。读写器通过数据线连接终端设备。这样本实用新型的使用者可以借助读写器读取或更改湿度传感器1中的数据，进而获知的外墙渗漏情况。

为了降低成本，湿敏阵列还可以包括至少两层导线阵列，至少两层导线阵列相交处通过一绝缘吸水材料连接。两层导线阵列相交处的节点，以及相交处的绝缘吸水材料构成一湿度传感器。在出现漏水，绝缘吸水材料吸水后，电阻降低，实现湿度传感器功能。信号处理模块2根据导通情况判断哪些坐标处的绝缘吸水材料有吸水情况，绝缘吸水材料吸水必然是渗漏所致，从而判断渗漏位置。

为了进一步节省成本，湿敏阵列优选包括两层导线阵列。各层导线阵列中的导线方向一致，两层导线阵列的导线方向相交，优选垂直。编码器可以只有一个，也可以有复数个，编码器的个数与导线阵列的层数一致，这样一层导线3阵列连接一个编码器，通过不同的编码器对各层导线进行编码。

作为一种优选方案，两层相邻的导线阵列之间夹设有一绝缘吸水材料制成的绝缘吸水层。施工中，布设湿敏阵列时可以首先铺设一层导线阵列，在铺设好的导线阵列上铺设绝缘吸水材料制成的绝缘吸水层，在绝缘吸水层上再铺设一层导线阵列。

作为另一种优选方案，也可以在至少两层导线阵列的导线相交处，通过绝缘吸水材料固定连接，构成一网状结构。网状结构可以直接嵌入墙面内部。也可以直接铺设。可以直接采用不设绝缘层的导线，也可以在导线外部分设有绝缘层，两导线相交的地方不设绝缘层。

湿度传感器1还可以设有传感器探头；湿度传感器1探头可以是插针式湿度传感器1探头。湿度传感器1探头等间距排布建筑物的外墙体4内墙面粉刷层内。信号处理模块2固定在一小型塑料盒中，塑料盒固定在墙体4上。从而使信号处理模块2与湿度传感器1的连接更简单。

传感器探头可以是一超声波探伤探头，超声波探伤探头连接一超声波探伤模块。超声波探伤头采用一反射式超声波探伤头。湿度传感装置通过超声波探测，获得外墙内部的裂痕信息。以便于精准的针对裂痕进行修补。因为本实用新型能够精准的确定出裂痕或者漏水点，因此具有修补痕迹小、修补速度快、对原建筑结构改变小、工程成本低等优点。湿度传感装置还可以连接有一辅助探测器，辅助探测器设有一电极式探伤探头，电极式探伤探头连接一振荡信号源，振荡信号源产生的振荡电信号传送给电极式探伤探头；辅助探测器包括一电极、一振荡电信号检测装置，电极连接振荡电信号检测装置，振荡电信号检测装置连接一信号处理模块2；将辅助探测器的电极与外墙渗水点接触，将电极式探伤探头的电极在外墙附件移动，在移动到渗水点时，因为存在漏水，渗水点处湿度较高，存在水分较多，因此电阻较低，形成一导电体；电极式探伤探头的振荡信号通过导电体传递给辅助探测器的电极，进而传递给振荡信号检测装置，并进而将检测结果传递给信号处理装置，进行响应；从而获知，当前电极式探伤探头所在的位置为漏水点的位置，进而确定出“渗漏源”的位置，以便于精准的针对漏水点进行修补。精准的确定出“渗漏源”，因此具有修补痕迹小、修补速度快、对原建筑结构改变小、工程成本低等优点。并将振荡信号源设置为连接电极式探伤探头，而不是设置在辅助探测器上，可以避免在没有找到“渗漏源”之前因为电流作用，将导电体内的水分蒸发的问题。

信号处理模块2连接通信模块，通信模块是利用无线网络通信的无线通信模块，无线通信模块可安装在屋架的大梁上部。安装方法既简便，而又不至于影响观瞻。一定范围内的湿度传感装置可共享无线通信模块，即一个无线通信模块可以管理多个湿度传感装置，可根据需要设置合理数量的无线通信模块，做到既便于数据管理，又节省成本。无线通信模块设有无线信号收发天线。无线通信模块是一基于3G网络、wifi网络或GPRS的通信模块。无线通信模块借助3G网络、WIFi网络、GPRS与外界通信。

网络层包括3G网络、WIFi网络、GPRS这三种网络传输方式；通过网络传输方式实现湿度传感装置与应用层设有的终端设备无线相连。应用层设有一服务器，服务器连接有一云服务平台，通过云服务平台与笔记本电脑、手机、掌上电脑中的任一终端设备相连，通过终端设备实时检测渗漏现场。通过湿敏阵列采集到的实时数据最终传输至服务器，通过进一步软件和网络应用开发建立监测外墙渗漏的云服务平台，云服务平台可通过网页登陆的方式，并根据用户名和权限，提供外墙渗漏监测现场的监测点布局地图查看、现场的实时数据查看和存储、历史数据查看、历史数据曲线展示功能。

为了使使用者掌握渗漏的位置，信号处理模块2还连接一显示模块，显示模块包括一显示屏，通过显示屏对外显示信号处理模块2的处理结果。信号处理模块2还连接一触摸板，触摸板覆在显示屏上面。信号处理模块2可以通过触摸板获得外界的控制信息，实现人机交互。

信号处理模块2还连接一报警模块，报警模块可以是声音报警模块，声音报警模块包括一嗡鸣器。报警模块还可以是灯光报警模块，灯光报警模块包括一报警指示灯。报警模块还可以是远程网络报警模块，当实时采集的数据出现异常，通过远程网络报警模块实现系统自动报警，并通过短信或网络直接通知工作人员，以便针对渗漏情况作出及时处理，通过远程网络报警模块的增加，进行远程在线监控。通过渗漏自动报警这一智能化管理水平，从而更好地解决常见的外墙渗漏问题。

为了解决湿敏阵列的供电问题，信号处理模块2还连接一太阳能供电模块，太阳能供电模块包括一太阳能电池板、供电管理单元，太阳能电池板通过供电管理单元连接信号处理模块2。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，由感知层、网络层和应用层互相连接构成，其特征在于，所述感知层包括一湿度传感装置，所述湿度传感装置连接有一通信模块；所述应用层设有的终端设备通过所述网络层与所述湿度传感装置无线相连。

2.根据权利要求1所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述湿度传感装置包括复数个湿度传感器，所述湿度传感器构成一湿敏阵列，所述湿敏阵列布设在建筑物的外墙体内墙面粉刷层内。

3.根据权利要求2所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述湿敏阵列与一信号处理模块相连。

4.根据权利要求3所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述湿度传感器包括湿敏元件；所述湿敏元件是湿敏电阻或湿敏电容；复数个所述湿敏电阻或湿敏电容通过电线连接所述信号处理模块。

5.根据权利要求3所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述湿度传感器设有传感器探头；所述传感器探头是一超声波探伤探头，所述超声波探伤探头连接一超声波探伤模块。超声波探伤头采用一反射式超声波探伤头。

6.根据权利要求3所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述信号处理模块连接所述通信模块；所述通信模块是利用无线网络通信的无线通信模块，所述无线通信模块安装在屋架的大梁上部。

7.根据权利要求3所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述信号处理模块连接一用于将信号处理模块得出的数据处理成读写器可识别的数据并向读写器发射的射频信号处理模块；所述湿度传感装置还设有一与所述射频信号处理模块配套的读写器。

8.根据权利要求6所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述无线通信模块是一基于3G网络、wifi网络或GPRS的通信模块。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述应用层设有一服务器，所述服务器连接有一云服务平台，通过所述云服务平台与笔记本电脑、手机、掌上电脑中的任一终端设备相连。

10.根据权利要求9所述的用于监测文物古建筑外墙渗漏的物联网系统，其特征在于：所述网络层是基于3G网络、wifi网络、GPRS网络中至少一种网络通信方式的网络层。

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