CN114111884A - 一种bipv屋面防水卷材健康状态监测评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，该方法包括以下步骤：S1、获取防水卷材出厂模拟检测数据作为数据库；S2、将所述防水卷材在屋面均匀铺设，并接通电源；S3、实时监测导电条对应连接的电流表数值，判定渗漏情况；S4、将水平传感器初始化，标定初始角度信息；S5、获取水平传感器实时监测数据，对比角度变化量得到所述防水卷材局部形变量；S6、构建所述若干水平传感器之间组成的网格坐标与矩阵模型。有益效果：通过设计多层结构且高分子防水材料的防水卷材，能够大大提高防水卷材本身的防水能力与结构强度，保证良好的使用寿命；同时能够通过计算确定渗漏发生的具***置信息，从而进行及时修补。
Description
技术领域
本发明涉及防水卷材应用领域，具体来说，涉及一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法。
背景技术
BIPV(Building IntegratedPV)即光伏建筑一体化，它是一种将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。光伏建筑—体化不同于光伏***附着在建筑上(BAPV：Building Attached PV)的形式。光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，特别是与建筑屋面的结合。
而建筑屋面需具备严格的防水性能，在保证自身结构设计与防水性的前提下，需要使用到防水卷材来加强建筑屋面的防水性能。防水卷材主要起到抵御外界雨水与地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接，是整个工程防水的第一道屏障，对整个工程起着至关重要的作用。
但是防水卷材屋面使用日久后还是存在屋内渗水问题，通常的卷材屋面防水按I、II、III级来设计和要求的，它们的使用期望年限分别为25年、15年、10年。但实际使用过程中往往达不到设计年限，就发现屋内的渗漏情况，有的还比较严重，甚至影响室内设备的运行，造成电器跳闸、控制设备被烧坏等影响正常生产的严重后果。
造成屋面渗漏的原因有这几方面的原因：1、施工的质量问题，易造成防水卷材之间与屋面的不贴合，产生缝隙造成雨水的渗漏；2、防水材料及粘结材料的质量问题，易老化、耐久性差，易产生变形，造成脱落与开裂，严重影响防水的效果与使用寿命；3、使用环境问题，温度过高或长期将于，均会对防水卷材产生长期不良的影响，大大影响使用寿命；4、维护及修理的不及时，大规模的防水卷材很难同时发生渗漏或开裂，而局部的渗漏仍会造成巨大的影响，但是难以及时与准确找到损坏位置，即难以针对破损处进行针对性修复，影响使用寿命与屋面的防水效果。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，该方法包括以下步骤：
S1、获取防水卷材出厂模拟检测数据作为数据库；
S2、将所述防水卷材在屋面均匀铺设，并接通电源；
S3、实时监测导电条对应连接的电流表数值，判定渗漏情况；
S4、将水平传感器初始化，标定初始角度信息；
S5、获取水平传感器实时监测数据，对比角度变化量得到所述防水卷材局部形变量；
S6、构建所述若干水平传感器之间组成的网格坐标与矩阵模型；
S7、根据局部形变量构建防水卷材的目标特征参数并计算形变数据序列；
S8、基于最小二乘法拟合所述数据序列和所述目标特征参数，构建防水卷材健康状态评估模型。
进一步的，所述防水卷材包括粘贴层、保温层、高分子结构层及防水层；
其中，所述高分子结构层内部穿插有多条等距排布的导电条，所述防水卷材一端设置有接线点，相邻两个所述导电条之间的距离为15-35cm。
进一步的，所述导电条由导电高分子材料通过成型模具挤出而成且具有均匀电阻特性，所述导电条通过一端的所述接线点连接导线，并通过所述导线连接电源，所述电流表设置在所述导线上且串联有LED指示灯，各个所述电流表之间保持并联。
进一步的，所述实时监测导电条对应连接的电流表数值，判定渗漏情况包括以下步骤：
S31、当电流表数值为零时，LED指示灯未亮，表示防水卷材未出现渗漏，相邻两个导电条之间未通过渗水实现接通；
S32、当有电流表数值出现变化且不为零时，LED指示灯发光，表示防水卷材出现渗漏，即相邻两个导电条之间通过渗水实现接通，则根据该电流表与LED指示灯的位置找到对应连接的导电条，并通过计算确定渗漏位置信息。
进一步的，所述通过计算确定渗漏位置信息的计算公式为：
其中，X表示渗漏点距离接线点的距离，L表示导电条的总长度，U表示电源电压，R0表示导电条的总电阻，I表示电流表的电流数值。
进一步的，所述水平传感器设置在所述保温层与所述高分子层之间呈网格状均匀排列，且所述水平传感器位于所述导电条两侧，相邻两个所述水平传感器之间的距离为15-35cm；
所述网格坐标包括X轴与Y轴，所述导电条与所述X轴相互平行，所述渗漏位置信息为在所述网格坐标内确定的X轴坐标信息与Y轴坐标信息。
进一步的，所述根据局部形变量构建防水卷材的目标特征参数并计算数据序列包括以下步骤：
S71、根据所述局部形变量数据构建初始特征参数；
S72、基于Pearson相关分析法计算形变数据序列与初始特征参数之间的相关系数；
S73、将所述相关系数大于系数阈值的初始特征参数确定为目标特征参数。
进一步的，所述数据库包括所述防水卷材的温度稳定性、延伸性、柔韧性及抗断裂性，并通过出厂模拟检测得到防水卷材承受的最大形变量并作为预设阈值。
进一步的，所述矩阵模型为若干所述水平传感器所构成的实时位置矩阵模型，并根据所述防水卷材产生的形变发生位置变化而进行更新与变化，具***置坐标变化反映在所述网格坐标中，并且每个矩阵点均显示当前所述水平传感器的实时角度变化量。
进一步的，所述健康状态评估模型用于评估所述防水卷材的健康状态程度，计算公式为：
其中，N表示防水卷材的健康状态程度，amax表示防水卷材的局部形变量的最大值，b表示形变量的预设阈值。
本发明的有益效果为：通过设计多层结构且高分子防水材料制成的防水卷材，能够大大提高防水卷材本身的防水能力与结构强度，保证良好的使用寿命；同时在高分子结构层内部复合加入导电条，在确保自身结构强度的同时，通过导电条的导电特性，配合电流表与LED灯实现直观清晰的渗漏检测，即在发生渗漏时，LED灯实现报警提醒及时修复，而由于导电条本身的电阻性质，能够及时通过计算确定渗漏发生的具***置信息，从而能够及时进行检查与修补，防止渗漏的扩散对屋面造成损害；此外，通过设置的水平传感器，能够通过角度变化量辅助防水卷材进行找平，从而保证防水卷材铺设过程中的平整性与一体性，增强铺设的效果，同时通过后续的角度变化量的实时更新，能够提供防水卷材健康状态的实时反映，从而做到实时监测与精确评估，保证防水卷材使用过程中的便利性与安全性，避免渗漏、开裂与受压形变等损害的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法中防水卷材内部导电条电路连接图。
具体实施方式
根据本发明的实施例，提供了一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-图2所示，根据本发明实施例的BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，该方法包括以下步骤：
S1、获取防水卷材出厂模拟检测数据作为数据库；
其中，所述数据库包括所述防水卷材的温度稳定性、延伸性、柔韧性及抗断裂性，并通过出厂模拟检测得到防水卷材承受的最大形变量并作为预设阈值。
S2、将所述防水卷材在屋面均匀铺设，并接通电源；
其中，所述防水卷材包括粘贴层、保温层、高分子结构层及防水层；
如图2所示，所述高分子结构层内部穿插有多条等距排布的导电条，所述防水卷材一端设置有接线点，相邻两个所述导电条之间的距离为15-35cm。
所述导电条由导电高分子材料通过成型模具挤出而成且具有均匀电阻特性，所述导电条通过一端的所述接线点连接导线，并通过所述导线连接电源，所述电流表设置在所述导线上且串联有LED指示灯，各个所述电流表之间保持并联。
S3、实时监测导电条对应连接的电流表数值，判定渗漏情况；
所述实时监测导电条对应连接的电流表数值，判定渗漏情况包括以下步骤：
S31、当电流表数值为零时，LED指示灯未亮，表示防水卷材未出现渗漏，相邻两个导电条之间未通过渗水实现接通；
S32、当有电流表数值出现变化且不为零时，LED指示灯发光，表示防水卷材出现渗漏，即相邻两个导电条之间通过渗水实现接通，则根据该电流表与LED指示灯的位置找到对应连接的导电条，并通过计算确定渗漏位置信息。
所述通过计算确定渗漏位置信息的计算公式为：
其中，X表示渗漏点距离接线点的距离，L表示导电条的总长度，U表示电源电压，R0表示导电条的总电阻，I表示电流表的电流数值；
此外，两个导电条的距离越近，检测的精度越高，越能够提高检测渗漏的及时程度。
S4、将水平传感器初始化，标定初始角度信息；
如图2所示，其中，所述水平传感器设置在所述保温层与所述高分子层之间呈网格状均匀排列，且所述水平传感器位于所述导电条两侧，相邻两个所述水平传感器之间的距离为15-35cm；
所述网格坐标包括X轴与Y轴，所述导电条与所述X轴相互平行，所述渗漏位置信息为在所述网格坐标内确定的X轴坐标信息与Y轴坐标信息。
S5、获取水平传感器实时监测数据，对比角度变化量得到所述防水卷材局部形变量；
S6、构建所述若干水平传感器之间组成的网格坐标与矩阵模型；
其中，所述矩阵模型为若干所述水平传感器所构成的实时位置矩阵模型，并根据所述防水卷材产生的形变发生位置变化而进行更新与变化，具***置坐标变化反映在所述网格坐标中，并且每个矩阵点均显示当前所述水平传感器的实时角度变化量。
S7、根据局部形变量构建防水卷材的目标特征参数并计算形变数据序列；
其中，所述根据局部形变量构建防水卷材的目标特征参数并计算数据序列包括以下步骤：
S71、根据所述局部形变量数据构建初始特征参数；
S72、基于Pearson相关分析法计算形变数据序列与初始特征参数之间的相关系数；
S73、将所述相关系数大于系数阈值的初始特征参数确定为目标特征参数。
S8、基于最小二乘法拟合所述数据序列和所述目标特征参数，构建防水卷材健康状态评估模型。
其中，所述健康状态评估模型用于评估所述防水卷材的健康状态程度，计算公式为：
其中，N表示防水卷材的健康状态程度，amax表示防水卷材的局部形变量的最大值，b表示形变量的预设阈值。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设计多层结构且高分子防水材料制成的防水卷材，能够大大提高防水卷材本身的防水能力与结构强度，保证良好的使用寿命；同时在高分子结构层内部复合加入导电条，在确保自身结构强度的同时，通过导电条的导电特性，配合电流表与LED灯实现直观清晰的渗漏检测，即在发生渗漏时，LED灯实现报警提醒及时修复，而由于导电条本身的电阻性质，能够及时通过计算确定渗漏发生的具***置信息，从而能够及时进行检查与修补，防止渗漏的扩散对屋面造成损害；此外，通过设置的水平传感器，能够通过角度变化量辅助防水卷材进行找平，从而保证防水卷材铺设过程中的平整性与一体性，增强铺设的效果，同时通过后续的角度变化量的实时更新，能够提供防水卷材健康状态的实时反映，从而做到实时监测与精确评估，保证防水卷材使用过程中的便利性与安全性，避免渗漏、开裂与受压形变等损害的发生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、获取防水卷材出厂模拟检测数据作为数据库；
S2、将所述防水卷材在屋面均匀铺设，并接通电源；
S3、实时监测导电条对应连接的电流表数值，判定渗漏情况；
S4、将水平传感器初始化，标定初始角度信息；
S5、获取水平传感器实时监测数据，对比角度变化量得到所述防水卷材局部形变量；
S6、构建所述若干水平传感器之间组成的网格坐标与矩阵模型；
S7、根据局部形变量构建防水卷材的目标特征参数并计算形变数据序列；
S8、基于最小二乘法拟合所述数据序列和所述目标特征参数，构建防水卷材健康状态评估模型。
2.根据权利要求1所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述防水卷材包括粘贴层、保温层、高分子结构层及防水层；
其中，所述高分子结构层内部穿插有多条等距排布的导电条，所述防水卷材一端设置有接线点，相邻两个所述导电条之间的距离为15-35cm。
3.根据权利要求2所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述导电条由导电高分子材料通过成型模具挤出而成且具有均匀电阻特性，所述导电条通过一端的所述接线点连接导线，并通过所述导线连接电源，所述电流表设置在所述导线上且串联有LED指示灯，各个所述电流表之间保持并联。
4.根据权利要求3所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述实时监测导电条对应连接的电流表数值，判定渗漏情况包括以下步骤：
S31、当电流表数值为零时，LED指示灯未亮，表示防水卷材未出现渗漏，相邻两个导电条之间未通过渗水实现接通；
S32、当有电流表数值出现变化且不为零时，LED指示灯发光，表示防水卷材出现渗漏，即相邻两个导电条之间通过渗水实现接通，则根据该电流表与LED指示灯的位置找到对应连接的导电条，并通过计算确定渗漏位置信息。
5.根据权利要求4所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述通过计算确定渗漏位置信息的计算公式为：
其中，X表示渗漏点距离接线点的距离，L表示导电条的总长度，U表示电源电压，R0表示导电条的总电阻，I表示电流表的电流数值。
6.根据权利要求5所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述水平传感器设置在所述保温层与所述高分子层之间呈网格状均匀排列，且所述水平传感器位于所述导电条两侧，相邻两个所述水平传感器之间的距离为15-35cm；
所述网格坐标包括X轴与Y轴，所述导电条与所述X轴相互平行，所述渗漏位置信息为在所述网格坐标内确定的X轴坐标信息与Y轴坐标信息。
7.根据权利要求1所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述根据局部形变量构建防水卷材的目标特征参数并计算数据序列包括以下步骤：
S71、根据所述局部形变量数据构建初始特征参数；
S72、基于Pearson相关分析法计算形变数据序列与初始特征参数之间的相关系数；
S73、将所述相关系数大于系数阈值的初始特征参数确定为目标特征参数。
8.根据权利要求1所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述数据库包括所述防水卷材的温度稳定性、延伸性、柔韧性及抗断裂性，并通过出厂模拟检测得到防水卷材承受的最大形变量并作为预设阈值。
9.根据权利要求8所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述矩阵模型为若干所述水平传感器所构成的实时位置矩阵模型，并根据所述防水卷材产生的形变发生位置变化而进行更新与变化，具***置坐标变化反映在所述网格坐标中，并且每个矩阵点均显示当前所述水平传感器的实时角度变化量。
10.根据权利要求9所述的一种BIPV屋面防水卷材健康状态监测评估方法，其特征在于，所述健康状态评估模型用于评估所述防水卷材的健康状态程度，计算公式为：
其中，N表示防水卷材的健康状态程度，amax表示防水卷材的局部形变量的最大值，b表示形变量的预设阈值。
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Non-Patent Citations (1)
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