一、方案介绍
本方案以“建筑结构安全在线感知 + 风险实时预警”为核心，针对公共建筑、住宅楼、工业厂房等场所中楼梯结构因长期使用、人员集中踩踏、结构老化、基础沉降或周边施工扰动而引发的倾斜与振动问题，构建集楼梯倾斜监测、建筑振动监测、数据分析与预警于一体的在线监测系统。
系统通过在楼梯平台、梯段连接部位及相邻建筑结构上布设高精度倾角传感器与振动加速度传感器，实时采集楼梯结构姿态变化和振动响应信息，并通过4G/5G无线网络传输至云端平台，实现对结构异常的持续监测、趋势研判和风险预警，形成“监测—分析—预警—处置—归档”的闭环管理体系，为建筑安全管理和运维决策提供数据支撑。

二、监测目标
实时监测楼梯整体及局部结构的倾斜变化情况；
连续监测人员密集使用条件下楼梯及建筑结构的振动强度；
识别异常振动、倾斜累积等潜在安全隐患；
为楼梯加固、限流、封闭及维修提供科学依据；
形成楼梯及建筑结构安全长期监测档案。

三、需求分析
结构安全需求：楼梯作为高频使用构件，易受疲劳、沉降和振动影响；
公共安全需求：学校、商场、医院等场所对楼梯安全要求高；
实时预警需求：人工巡查难以捕捉倾斜和振动的渐变过程；
无人值守需求：监测点多，需远程自动运行；
管理决策需求：通过数据支撑楼梯安全评估与维护计划。

四、监测方法
倾斜监测：在楼梯平台、梯段中部及连接梁位置安装高精度倾角传感器，实时监测倾斜角度变化；
振动监测：在楼梯踏步下方、平台板或相邻结构处安装三轴振动加速度传感器，采集踩踏和共振振动数据；
数据采集与传输：各传感器通过RS485或模拟量方式接入采集主机，经4G/5G无线网络上传至云平台；
云端分析：平台对倾斜与振动数据进行实时分析和历史对比，识别异常状态。

五、应用原理
系统基于结构健康监测与物联网技术运行：
MEMS重力感应原理，用于精确测量楼梯倾斜角变化；
惯性测量与加速度采样原理，用于获取振动幅值与频率特征；
时间序列分析原理，用于识别倾斜累积和振动放大趋势；
云端模型判别原理，用于综合多参数评估结构安全状态。

六、功能特点
楼梯倾斜与振动同步在线监测；
实时数据、历史曲线与趋势分析展示；
支持多级阈值与智能模型预警；
异常振动自动识别人员密集或结构异常状态；
支持手机端与电脑端远程查看；
低功耗设计，适合长期连续运行。

七、硬件清单
设备名称：倾角传感器
功能：楼梯结构倾斜监测
通讯方式：RS485
安装位置：楼梯平台、梯段

设备名称：振动加速度传感器
功能：楼梯与建筑振动监测
通讯方式：RS485或模拟量
安装位置：踏步下方、平台板

设备名称：4G/5G采集主机
功能：数据采集与无线传输
通讯方式：4G/5G、RS485
安装位置：楼梯间或设备箱

设备名称：防护箱及供电系统
功能：设备防护与供电
通讯方式：DC12–24V
安装位置：楼梯间或墙面

八、硬件参数
倾角传感器
量程：±15°
分辨率：0.001°
精度：±0.01°
输出：RS485 Modbus
防护等级：IP67

振动加速度传感器
量程：±2g 或 ±5g
频率范围：0.5–200Hz
分辨率：0.001g
精度：±1%FS
防护等级：IP67

采集主机
支持接口：RS485
通讯方式：4G/5G
存储容量：≥8Mbit
防护等级：IP65

九、方案实现
现场部署
根据楼梯结构形式和受力特点选取监测点；
传感器通过膨胀螺栓或结构胶固定；
采集主机与供电系统集中安装在防护箱内。
系统集成
实时接入云端监测平台；
建立楼梯与建筑结构电子档案；
多终端同步展示监测结果。

十、数据分析
倾斜变化趋势分析，识别沉降或偏移风险；
振动幅值与频谱分析，判断踩踏共振与结构异常；
高峰时段振动统计，评估使用强度；
多参数综合分析形成楼梯安全评估结果。

十一、预警决策
倾斜角度超过设定阈值时触发结构预警；
振动幅值持续超限触发使用安全预警；
倾斜与振动同时异常时提升风险等级；
预警信息自动推送至管理人员。

十二、方案优点
实现楼梯结构安全的实时在线监测；
有效弥补人工巡查盲区；
数据连续、可追溯，便于责任界定；
系统部署灵活，适用于多种建筑类型。

十三、应用领域
学校、医院、商场等公共建筑楼梯；
老旧住宅与加装电梯楼梯结构；
工业厂房与人员通道楼梯；
大型场馆和交通枢纽楼梯结构。

十四、效益分析
安全效益：提前发现楼梯结构隐患，防止事故发生；
管理效益：实现楼梯安全管理数字化；
经济效益：降低突发维修和事故损失成本；
社会效益：保障公众通行安全。

十五、国标规范
建筑结构安全检测相关规范
建筑变形与振动测量技术规范
公共建筑安全管理相关标准

十六、参考文献
建筑结构健康监测技术研究
楼梯结构安全评估方法
建筑振动监测与控制理论

十七、案例分享
某学校教学楼楼梯倾斜与振动在线监测项目，实现高峰期安全预警；
大型商场楼梯结构振动监测应用，有效支撑限流管理；
老旧住宅楼梯结构数字化监测示范项目。