CN105888109A - 一种智能玻璃幕墙及其信号测量方法 - Google Patents

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严刚
汤剑飞
蔡晨宁
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/88—Curtain walls
    • E04B2/885—Curtain walls comprising a supporting structure for flush mounted glazing panels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

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Abstract

本发明实施例公开了一种智能玻璃幕墙及其信号测量方法，涉及建筑工程技术领域，能解决玻璃幕墙在使用过程中的安全问题。本发明装置包括：玻璃幕墙；压电螺栓，用于捕捉到在玻璃幕墙中传播的由外物撞击引起的导波信号，并由正压电效应将导波信号转化为电信号；数据采集设备，用于接收电信号，并记录与分析。

Description

一种智能玻璃幕墙及其信号测量方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种智能玻璃幕墙及其信号测量方法。
背景技术
随着建筑艺术和材料科学的发展，玻璃幕墙已成为现代城市建筑尤其是高层建筑的首选外墙装饰。目前我国已成为世界第一玻璃幕墙生产和使用大国。
但随着使用年限的增长，玻璃幕墙的隐患也逐渐暴露出来。玻璃幕墙的自爆、脱落都成为城市的安全隐患。对于高层建筑使用的玻璃幕墙，外物的撞击，如迁徙鸟类的撞击、冰雹的撞击以及强风裹挟物的撞击等，是一个需要考虑的安全隐患。一旦外物撞击发生，将有可能直接击穿幕墙，导致玻璃破裂而下落；如未能直接击穿幕墙，也将会对幕墙造成一定程度损伤，有可能在未来未知时刻破裂下落而造成生命财产损失。对于大型高层建筑，通常使用的玻璃幕墙数量十分巨大，很难通过人工检查及时发现外物对玻璃幕墙的撞击，并评估外物撞击对玻璃幕墙造成的损伤。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提供了一种智能玻璃幕墙及其信号测量方法，能够解决在玻璃幕墙使用过程中的外物撞击安全隐患问题，并且降低人工操作的复杂程度和成本。
为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供一种智能玻璃幕墙，其特征在于：所述玻璃幕墙通过压电螺栓固定，压电螺栓通过导线和数据采集处理设备连接；
所述压电螺栓由螺栓、压电圆环、垫片、螺母组成，所述压电圆环、垫片、螺母依次自顶部向底部串联在螺栓上；
所述压电圆环由压电陶瓷制成；
所述玻璃幕墙通过压电螺栓固定在与建筑外墙连接的支撑结构上，玻璃幕墙通过圆环衬垫安装在所述压电圆环和垫片之间，压电陶瓷圆环面向玻璃幕墙的一侧通过环氧树脂胶层与玻璃幕墙结合，在压电陶瓷圆环上下两极引出导线与数据采集处理设备连接。
第二方面，本发明的实施例提供一种智能玻璃幕墙的信号测量方法；
所述玻璃幕墙中的压电螺栓可以捕捉到在玻璃幕墙中传播的由撞击引起的导波信号；
并由正压电效应将导波信号转化为电信号，传送给数据采集设备；
数据采集设备记录和分析电信号；
数据采集设备根据所述电信号分析得到的分析结果，监测所述玻璃幕墙的安全性能。
本发明有益效果在于：
本发明实施例提供的用于智能玻璃幕墙及其信号测量方法，利用压电螺栓捕捉到在玻璃幕墙中传播的由外物撞击引起的导波信号，检测玻璃幕墙的安全性能，通过与数据采集设备连接分析数据，监控玻璃幕墙的使用状况。相对于现有技术的玻璃幕墙，本发明能对玻璃幕墙使用环境实时监控，及时获取玻璃幕墙的使用状况。同时通过数据采集设备的集中监控，减少人力的投入，能及时避免因玻璃幕墙破损带来的损失。且发明中使用的器件皆可采用工业元件，成本低廉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明中智能玻璃幕墙示意图；
图2是本发明中压电螺栓示意图；
图3是本发明中智能玻璃幕墙安装示意图；
图4是本发明中具体实施时外物撞击时产生的导波监测信号；
图中标号：01-玻璃幕墙，02-压电螺栓，03-导线，04-数据采集处理设备，05-螺栓，06-压电圆环，07-垫片，08-螺母，09-圆环衬垫，10-环氧树脂胶层，11-与建筑外墙连接的支撑结构。
具体实施方式
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
本发明的实施例提供一种智能玻璃幕墙，所述玻璃幕墙通过压电螺栓固定，压电螺栓通过导线和数据采集处理设备连接；
所述压电螺栓由螺栓、压电圆环、垫片、螺母组成，所述压电圆环、垫片、螺母依次自顶部向底部串联在螺栓上；
所述压电圆环由压电陶瓷制成；
所述玻璃幕墙通过压电螺栓固定在支撑结构上，玻璃幕墙通过圆环衬垫安装在所述压电圆环和垫片之间，压电陶瓷圆环面向玻璃幕墙的一侧通过强力胶层与玻璃幕墙结合，在压电陶瓷圆环上下两极引出导线与数据采集处理设备连接。
第二方面，本发明的实施例一种智能玻璃幕墙的信号测量方法，
所述玻璃幕墙中的压电螺栓可以捕捉到在玻璃幕墙中传播的由外物撞击引起的导波信号；
并由正压电效应将导波信号转化为电信号，传送给数据采集设备；
数据采集设备记录和分析电信号；
数据采集设备根据所述电信号分析得到的分析结果，监测所述玻璃幕墙的安全性能。
一种智能玻璃幕墙，对作用在玻璃幕墙上的外物撞击进行智能感知和监测。具体参见图1，所述的智能玻璃幕墙对外物撞击的监测系统由玻璃幕墙01、压电螺栓02、导线03和数据采集处理设备04组成。玻璃幕墙01由压电螺栓02固定在与建筑外墙连接的支撑结构11上。
具体参见图2，本实施例根据所安装的玻璃幕墙01和与建筑外墙连接的支撑结构11的连接开孔规格，选择合适尺寸的螺栓05制成所述的压电螺栓02。如图2所示，压电螺栓02由螺栓05、压电陶瓷圆环06、垫片07、螺母08组成。压电陶瓷圆环06、垫片07、螺母08依次自上而下串联在螺栓05上，玻璃幕墙通过圆环衬垫09安装在压电陶瓷圆环06和垫片07之间。
具体参见图3，本实施例中所安装的玻璃幕墙01通过压电螺栓02紧固在与建筑外墙连接的支撑结构11上，玻璃幕墙01通过圆环衬垫09安装在压电陶瓷圆环06和垫片07之间，压电陶瓷圆环06面向玻璃幕墙01的一面通过环氧树脂胶层10与玻璃幕墙01结合。压电陶瓷圆环06的上下电极连接，接入数据采集设备04记录和分析压电陶瓷圆环06的电压信号。
具体参见图4，在实际应用中，当外物撞击到玻璃幕墙01时，在玻璃幕墙中产生导波由撞击点向四周传播。压电螺栓02中的压电圆环06捕捉到导波信号，并由正压电效应将导波信号转化为电信号，传送给数据采集设备04记录和分析，实现玻璃幕墙的智能感知和监测。
本实施例能根据所安装的玻璃幕墙01和与建筑外墙连接的支撑结构11的连接开孔规格选择合适尺寸的螺栓05制成所述的压电螺栓02；
本实施例由各个简单零件组装而成，结构简单、成本低、方法科学、原理清晰，可广泛的应用于建筑工程技术领域，对作用在玻璃幕墙上的外物撞击进行智能感知和监测，并及时报警告知相关维护人员，避免外物撞击玻璃幕墙造成严重的人员生命和财产损失。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种智能玻璃幕墙，其特征在于：玻璃幕墙通过压电螺栓固定，压电螺栓通过导线和数据采集处理设备连接；
所述压电螺栓由螺栓、压电圆环、垫片、螺母组成，所述压电圆环、垫片、螺母依次自顶部向底部串联在螺栓上。
2.根据权利要求2所述的智能玻璃幕墙，其特征在于：所述压电圆环由压电陶瓷制成。
3.根据权利要求3所述的智能玻璃幕墙，其特征在于：所述玻璃幕墙通过压电螺栓固定在与建筑外墙连接的支撑结构上，所述玻璃幕墙通过圆环衬垫安装在所述压电圆环和所述垫片之间，所述压电圆环面向玻璃幕墙的一侧通过环氧树脂胶层与所述玻璃幕墙结合，所述压电圆环上下两极引出导线与所述数据采集处理设备连接。
4.一种智能玻璃幕墙的信号测量方法，其特征在于，所述方法用于一种玻璃幕墙，所述玻璃幕墙通过压电螺栓固定，压电螺栓通过导线和数据采集处理设备连接，所述压电螺栓由螺栓、压电圆环、垫片、螺母组成，所述压电圆环、垫片、螺母依次自顶部向底部串联在螺栓上；
所述玻璃幕墙中的压电螺栓，用于捕捉在玻璃幕墙中传播的由外物撞击引起的导波信号，并将导波信号转化为电信号，并传送给所述数据采集设备；
所述数据采集设备，用于记录和分析电信号；
所述数据采集设备，还用于根据所述电信号分析得到的分析结果，监测所述玻璃幕墙的安全性能。
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