CN105899742A - 用于监测建造用的可调临时支架状况的监测系统 - Google Patents

用于监测建造用的可调临时支架状况的监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种建造或拆除用的可调临时支架系统。建造或拆除用的可调临时支架包含多个传感器装置和信号检测和通信装置，所述传感器装置用于测量支架上的载荷，所述信号检测和通信装置与所述传感器装置保持通信。所述通信装置还包括显示单元和/或音频输出单元以提供警报状况的可视和/或声音警报。所述信号检测和通信装置还包含用于远程监测的无线收发器。

Description

用于监测建造用的可调临时支架状况的监测系统
技术领域
本发明基本上涉及建造或拆除工程用的设有传感器的支架柱。本发明还涉及在支架柱之间形成网络的设有传感器装置的支架柱。本发明还进一步涉及监测和调节在每个支架柱上的载荷及支架柱之间的载荷分布的方法。
技术背景
在拆除或建造、搭建建筑物和工程结构期间使用临时支架系统是必需的。例如在建造阶段期间，普遍使用由支柱建成的临时支架系统为新形成的混凝土地板、结构层等提供支架结构。在刚浇注的混凝土地板或结构层获得足够强度来支撑其自身重量和任何施加载荷之前，模板和混凝土的重量通过支柱系统传送到下方的地板或土地。临时支架柱还用于支撑尚未被完全连接或紧固的结构组件。
另一方面，对于采用机械学的自顶向下的方法进行的拆除工程，例如在几个连续的楼层之间的楼间空间安装临时承托系统以将在加撑地板中的顶层地板上操作的重型拆除机器的重力载荷分布在加撑地板之中。
由于工地和环境状况的复杂性，由临时载荷支撑系统中各个个别的支柱所支撑的确切的/实际的载荷通常是未知的。载荷的实际分布还主要取决于在安装和初始设置期间施加在各个支柱的初始载荷；然而，所述初始载荷因缺乏适合的仪器或设备从未被检查或监测。
现时，可在工地实现的装置或系统对促进定时或连续监测各支柱上的荷载都不够有效。在多数情况下，承托系统的设计是基于经验方法或者一般过去的经验。这些不确定性当与其他不利因素结合时导致很多严重和灾难性的事故或意外。
目前，仅可以通过将测压元件/重量传感器放置在支柱的其中一个远端来测量支柱上的载荷。需要将来自所述测压元件的电信号连接到过程测量仪表，以用力的单位显示载荷的大小。所述测压元件和所述过程测量仪表在用来进行测量之前需要以组合集的形式一起被校准。一旦已校准，不同的测压元件和过程测量仪表之间的所述组合不能改变。需要将电力电线和信号传送电线安装在过程测量仪表和监测站之间。因此，测量和/或监测在支柱上的载荷的成本是非常高的。在建筑工地使用用于传送信号的电线造成许多不便，甚至可变成安全隐患。这些缺点阻碍了将现有技术有效地应用到大规模的数据收集和监测。
因此，有需要加强现有设备来改善监测承托系统中的支柱上的载荷的安全性和效率。在建筑工业中还需要一种新的临时支柱式支架系统，其支柱受力可被监测且能发出过载警告。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种实用的临时载荷支架系统或承托系统，其由一条或多条可调支柱组成，包括传感器，所述传感器用于监测在各支柱上的载荷来控制该载荷以实现想要的和适当的载荷分布。
本发明的另一个目的在于提供可拆卸的信号检测和通信装置，其与永久地附于支柱上的传感器装置联合工作并且将载荷信息和指令信号无线传送到中央监测站及无线接收来自中央监测站的载荷信息和指令信号。
本发明的又一个目的在于提供具有通信装置的监测网络以建立一个全面的网络，用于将载荷数据/信息和指令信号传送到中央监测/控制站及接收来自中央监测/控制站的载荷数据/信息和指令信号。
本发明的又一个目的在于提供一种监测系统以提供在建造或拆除期间的支撑柱的载荷状况的实时资料，以致于当超出了支撑柱或支柱的载荷承受能力时可以发出警告和警报信号来提醒建筑工人结构性事故的潜在危险。
本发明的又一个目的在于提供一种监测系统以在拆除期间确保支柱被调节到适当的设计载荷来实现在想要的载荷分布。
本发明的又一个目的在于提供一种监测系统以确保支柱在建造混凝土地板或结构层时被调节到提供适当的支撑。在建筑阶段中当混凝土仍在增强时进行适当承托或重新承托可防止载荷过早施加在混凝土地板并且因而可避免地板结构的最终强度的损失。
根据本发明的一个实施例，提供了一种临时支架柱系统，其具有附于支柱的一个或多个传感器以向信号检测和通信装置提供载荷和相关信息。所述信号检测和通信装置在网络中连接并且将支柱上的信息转达给主控制或中央监测装置。所述中央监测装置接着能够将针对各支撑构件中的载荷或力的临时支撑系统的现况通知系统的用户。基于有关一个力或多个力的大小的信息，用户能够在现场对各支柱中的力进行适当的调节。中央监测装置还可以发出警报信号或者传送警告指令到信号检测和通信装置以当临时支架柱系统的状况超出预设的范围时发出警报。当临时支架柱系统超载或不稳定时来自信号检测和通信装置的警报信号能够提供救生时间让工作人员撤离。或者，中央监测装置可以发出指令到位于受影响区域的一个独立的警告系统呼吁撤离。
通过下文并且参考附图，可以最好地理解本发明及使本发明变得清楚。
附图说明
图1a是本发明的一个优选的实施例的可伸缩支柱100的正视图；
图1b是可伸缩支柱100的后视图；
图2a是第二管状部分104(由图1所示的线2a-2a截取)的俯视截面图；
图2b是第二管状部分104的一部分的正视图；
图2c是本发明的一个优选的实施例的传感器装置107的电路图的示意图；
图3是本发明的一个优选的实施例的可拆卸的信号检测和通信组合装置300在打开位置中的正面透视图；
图4是可拆卸的信号检测和通信组合装置300在闭合位置中的正面透视图；
图5是设有数字显示单元504的可拆卸的信号检测和通信组合装置300的侧视图；
图6是可伸缩支架柱100的正视图，图中示出了附于其上的可拆卸的信号检测和通信组合装置300；
图7是用于可伸缩支架柱100的横向约束件夹紧装置702和侧向约束件夹紧装置配件704的正面透视图；
图8是可伸缩支架柱100的正面透视图，图中示出了附于其上的可拆卸的信号检测和通信组合装置300及横向约束件夹紧装置702；
图9是承托系统400的透视图，所述承托系统400包括装配有可拆卸的信号检测和通信组合装置300、横向约束件夹紧装置702和横向约束结构件705的可伸缩支架柱100的阵列；
图10是中央监测站1002的透视图，图中所述中央监测站与单一条可伸缩支架柱100和/或在承托系统400中的多条可伸缩支撑柱保持通信；
图11是本发明的另一个优选的实施例的三管式支杆载荷监测垫1102的透视图，图中示出了载荷传感器1108附于所述三管式支杆载荷监测垫；
图12是载荷监测垫1102的透视图，图中示出了信号检测和通信组合装置组合件1212连接到固定长度的三管式支杆1204及顶丝机构1206；
图13是本发明的又一个优选的实施例的四管式支杆载荷监测垫1302的透视图，图中示出了载荷传感器1308附于所述四管式支杆载荷监测垫；
图14是载荷监测垫1302的透视图，图中示出了信号检测和通信组合装置组合件1412连接到固定长度的四管式支杆1404及顶丝机构1406；以及
图15是本发明的优选的实施例的信号检测装置302、通信装置304及监测装置1002的示意框图。
具体实施方式
图1a示出了由至少两个构件组成的可伸缩支柱100的正视图，第一管状部分102和第二管状部分104以可操作地接合的方式连接在一起以使得支柱100的高度能够被改变和调节。图1b示出了支柱100的后视图。由可释放的紧固件106调节可伸缩支柱100的高度和载荷。可释放的紧固件106可以包括诸如顶丝机构的致动器。所述致动器设有微调高度用的设备及进一步调节长度的能力，以平衡施加到支柱100的载荷。传感器装置108附于支柱100的两个或多个选定位置，所述传感器装置测量在支柱100上的载荷的大小。在本发明的优选的实施例中，如图2a所示，两个传感器装置108被放置/定位在直径上相对的位置，所述位置纵向上与支柱100的底(或顶)端相隔相同的距离。然而，在本发明的另一个优选的实施例中，还可以将三个或多个传感器装置108附于/放置到所述支柱的径向对称位置，所述径向对称位置纵向上与支柱100的底(或顶)端相隔相同的距离。图2c示出了传感器装置108与连接器110之间的连接的典型的电路图。图2c示出了由电池电源(未示出)通过连接器110的两个连接引脚提供使传感器108通电的电力，所述连接引脚位优选地分别以+和-标记。来自传感器装置108的信号线分别连接到至少两个引脚，例如，如图2c所示的连接器110的顶和底连接引脚。
图2a是第二管状部分104(由图1所示的线2a-2a截取)的俯视截面图。在本发明的一个优选的实施例中，将外直径约为60mm的第二管状部分104的两个斜对侧面120和125碾磨足够的深度，例如，相对于最高点约270μm±30μm的深度，碾磨的宽度约为8mm，高度为7至12mm，获得大致平的表面，用于接收或附接应变式传感器108。施加到支柱100的载荷将对支柱100产生综合力或应变，及因此施加到支柱100的载荷由综合应变的大小来测量。在本发明的另一个实施例中，应变型传感器108可被放置或定位在第二管状部分104的内表面上。
图2c是本发明的一个优选的实施例中的整个传感器装置107的示意图。所述传感器装置107包括一个或多个应变式载荷传感器108以及两个具有相同电阻的电阻器109，它们全部与连接器110电连接。应变式载荷传感器108包括主动应变计108a和补偿(dummy)应变计108b。相关领域的技术人员已知的是，主动应变计108a会基于它所接收的物理应变而改变其电阻值，通过测量这样的改变，可确定施加到主动应变计108a的应变的程度。补偿应变计108b将提供测量时的温度补偿。
现参照图3和图4，可拆卸的信号检测和通信组合装置300包括信号检测装置302和通信装置304。在本发明的一个优选的实施例中，可拆卸的信号检测和通信组合装置300的信号检测装置302和通信装置304通过可操作附件或者诸如铰链这样的组件305而互相可操作地连接。可拆卸的信号检测和通信组合装置300还设有管道或空隙以致于当可拆卸的信号检测和通信组合装置300被安装到支柱100时，所述可拆卸的信号检测和通信组合装置300包围支柱100的一部分。如附图可见，图3示出了可拆卸的信号检测和通信组合装置300在打开位置中，以及图4示出了可拆卸的信号检测和通信组合装置300在闭合位置中。可拆卸的信号检测装置302具有连接器310。当可拆卸的信号检测和通信组合装置300被安装在支柱100上时，连接器310的各个连接引脚与支柱100上的传感器装置107的连接器110的相应的连接引脚匹配。来自储存在可拆卸的信号检测装置302内的电池(未示出)的电力经由连接器310的已匹配的电力连接引脚，通过连接器110的匹配连接引脚传送到传感器装置107。来自传感器装置107的载荷指示信号经由连接器110和310的已匹配的信号连接引脚与可拆卸的信号检测装置302通信。可拆卸的信号检测装置302还与可拆卸的通信装置304保持通信以与远程系统保持通信。例如，由可拆卸的信号检测和通信组合装置300进行的测量可以与如图10所示的中央监测系统1002保持通信。可拆卸的通信装置304设有用于通过有线通信媒体/媒介或通过无线电来连接远程系统(诸如中央监测装置1002)的设备。在本发明的一个优选的实施例中，可拆卸的通信装置304设有用于经由，例如，诸如一个或多个无线电或光学收发器的无线收发器与所述远程监测系统进行无线通信的设备。
可拆卸的信号检测和通信组合装置300还可以测量支柱100的倾斜(包含倾斜的角度和方向)、环境温度和/或湿度等。在本发明的一个优选的实施例中，通过将微机电系统(“MEMS”)集成电路加入信号检测装置302来检测这些测量。在本发明的又一个实施例中，这些测量的这种检测被并入如图15所示的视频驱动单元407中。这些测量的警报状况受微控制器单元404所监测和控制。
图5示出了本发明的可拆卸的信号检测和通信组合装置502的另一个实施例。在所述可拆卸的信号检测和通信组合装置502上设有显示单元(或数字显示单元)和/或音频输出单元504，在这些单元上显示测量、控制参数或其他信息和/或提供声音警报。所述数字显示单元504可以是用于向用户显示或接收来自用户的输入的触板式显示单元。
参照图6，可拆卸的信号检测和通信组合装置300(或502)可以附于本发明的可伸缩支柱100，以致于由传感器装置107所感觉到的载荷可以被测量并且与远程系统通信(未示出)。
如图7所示，诸如的横向约束件夹紧装置702及它的配件704的各种配件可以与可伸缩支柱100一起使用以提供横向支撑。
例如，参照图8，横向约束件夹紧装置702可拆卸地附于可伸缩支柱100以提供用于接收横向约束件/杆件的底座，该底座用于建造可伸缩支柱100的阵列来建造多支柱支架1400。
通过使用这样的横向约束件夹紧装置702，可以将支柱100排列成如图9所示的阵列来形成多支柱支架1400。如图9所示，夹紧装置702以及夹紧装置配件704一起附于支柱100以紧固横向地放置的杆件(或钢筋)，以致于每条支柱100向其直接相邻的杆件提供横向约束。
如图10所示，单一条可伸缩支柱100或多条可伸缩支柱支架系统1400可与监测装置1002保持通信。换言之，监测装置1002监测一条或多条安装了可拆卸的信号检测和通信组合装置300(或502)的可伸缩支柱100。
图11示出了本发明的另一个实施例的设有载荷传感器1108的三管式支杆载荷监测垫1102。如图12所示，所述三管式支杆载荷监测垫1102附于固定长度的三管式支杆1204的其中一个纵向端，而可拆卸的信号检测和通信组合装置1212附于所述垫1102，以及所述垫1102可以与诸如顶丝机构1206的致动器一起使用以调节高度。
类似地，图13示出了本发明的又一个实施例的设有载荷传感器1308的四管式支杆载荷监测垫1302。如图14所示，所述四管式支杆载荷监测垫1302可折卸地附于固定长度的四管式支杆1404的其中一个纵向端，而可拆卸的信号检测和通信组合装置1412附于所述垫1302，以及所述垫1302可以与诸如顶丝机构1406的致动器一起使用以调节高度。
如在图11至图14可见，本发明的载荷传感器可以容易地适应于任何单管式支杆或多管式支杆(例如双管式支杆、三管式支杆、四管式支杆或更多)。
图15示出了信号检测装置302、通信装置304及监测装置1002的示意框图。可拆卸的信号检测和通信组合装置300的信号检测装置302通过通信装置304从监测装置1002接收指令信号以及通过通信装置304将信息传送到监测装置1002。信号检测装置302然后执行已接收的指令来进行指定任务，例如使传感器装置107通电；接收来自应变式载荷传感器108的电信号。本发明的一个优选的实施例的信号检测装置302包括桥接选择器403，该桥接选择器在放大来自传感器装置107的电信号之前选择适当的电路。然后将来自这样的桥接选择器的输出传到放大器(或运算放大器(Op-amp))400以放大由传感器装置107接收的电信号。然后将来自放大器400的已放大的模拟信号传到模数转换器(或ADC)401，将已放大的模拟信号转换成数字信号。为了适当地和准确地进行该转换，参考电压生成器402向ADC401提供参考电压。微控制器或微控制器单元404接收来自ADC401的已转换的数字信号，并可以利用一些校准数据来修正或补偿误差。该校准值或参数可以被预编程或储存在诸如只读存储器装置、闪速存储器、或其他类似装置(未示出)的存储装置中，或者可以从监测装置1002接收该校准值或参数以准确地计算在支柱100上的载荷的大小并以力单位表示该载荷的大小。然后将该载荷的大小的数值及其他相关信息经由通信装置304传送回到监测装置1002作进一步处理。通过电池408供电给信号检测装置302以使其进行适当的运作。该电池408供应使可拆卸的信号检测和通信组合装置300操作的电力。电压调整器405向传感器装置107供电。电压调整器405与电压调整器控制器406保持通信，所述电压调整器控制器406由微控制器单元404控制。因此，当微控制器单元404接收了指令(例如通过可拆卸的通信装置304的收发器410接收来自监测装置1002的指令)，微控制器单元404与电压调整器控制器406保持通信以开启或关闭传感器装置107。
可拆卸的信号检测和通信组合装置300还包括显示单元(或数字显示单元)504，所述显示单元(或数字显示单元)504与视频驱动单元407保持通信以便显示各种信息。显示单元504可以是触板式显示单元，以致于该显示单元可以用作显示和接收来自用户的指令的输入-输出装置。视频驱动单元407还可包括声音和/或可视报警器用的报警装置驱动器，诸如微控制器单元404检测状况并与视频驱动单元407保持通信以发出警报。
监测装置1002实时监测在支柱100上的载荷。在支柱100中的力超出某个预设值范围的情况下，监测装置1002发出警告信号并进一步发出警告指令到可拆卸的信号检测和通信装置300并由可拆卸的信号检测和通信装置300发出警告信号。警告信号可以是来自安装在信号检测及通信组合装置300内的呼叫器或警报器的噪声，或者来自安装在信号检测和通信组合装置300上的LEDs的亮闪可见光。

Claims (16)

1.一种建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述支架包括：
a)第一管状构件；
b)第二管状构件，所述第二管状构件与所述第一管状构件可操作地接合；
c)可释放的紧固件，所述可释放的紧固件与所述第一管状构件和所述第二管状构件可释放地接合，用于调节所述支架的高度；
d)多个载荷传感器装置，所述多个载荷传感器装置附于建造用的所述可调临时支架的侧表面并且纵向上与所述支架的一端相隔相同的距离，所述多个载荷传感器装置在径向上等距配置；以及
e)信号检测和通信装置，所述信号检测和通信装置可拆卸地附于所述支架上，与所述多个传感器装置保持通信，以测量在所述支架上的载荷。
2.根据权利要求1所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述多个传感器装置附于所述支架的内侧表面或外侧表面。
3.根据权利要求2所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述可释放的紧固件包括用于调节所述支架的高度的致动器。
4.根据权利要求3所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述致动器是顶丝机构。
5.根据权利要求3所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，每个所述载荷传感器装置包括应变式载荷传感器。
6.根据权利要求5所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述支架包括相应数量的用于接收所述载荷传感器装置的平的表面。
7.根据权利要求6所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述平的表面通过碾磨平所述支架的外侧表面而制成。
8.根据权利要求1所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述信号检测和通信装置包括用于检测所述支架是否倾斜的传感器。
9.根据权利要求1所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述信号检测和通信装置还包括用于与计算机装置远程通信的无线收发器。
10.根据权利要求1所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述信号检测和通信装置还包括微控制单元，所述微控制单元用于监测所述支架的载荷以便发出警报。
11.根据权利要求10所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述信号检测和通信装置还包括可视显示单元，所述可视显示单元与所述微控制单元保持通信，显示在所述支架上的载荷。
12.根据权利要求10所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述信号检测和通信装置还包括音频输出单元，所述音频输出单元与所述微控制单元保持通信，提供声音警报。
13.根据权利要求1所述的建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述第一管状构件和第二管状构件是单管式支柱或多管式支柱。
14.一种建造或拆除用的可调临时支架，其特征在于，所述支架包括：
a)具有第一纵向端和第二纵向端的单管式支杆或多管式支杆；
b)载荷监测垫，所述载荷监测垫可折卸地附于所述第一和第二纵向端中之一；
c)致动器，所述致动器用于调节所述支架的高度；
d)多个载荷传感器装置，所述多个载荷传感器装置附于所述载荷监测垫的侧表面上；以及
e)信号检测和通信装置，所述信号检测和通信装置可拆卸地附于所述载荷监测垫，与多个所述传感器装置保持通信，以测量在所述支架上的载荷。
15.一种建造或拆除用的可调临时支架系统，其特征在于，所述系统包括：
a.一个或多个建造用的可调临时支架，每个支架包括：
i.第一管状构件；
ii.第二管状构件，所述第二管状构件与所述第一管状构件可操作地接合；
iii.可释放的紧固件，所述可释放的紧固件与所述第一管状构件和所述第二管状构件可释放地接合，用于调节所述支架的高度；
iv.多个载荷传感器装置，所述多个载荷传感器装置附于所述建造用的可调临时支架的外侧表面并且纵向上与所述支架的一端相隔相同的距离，所述多个载荷传感器装置在径向上等距配置；以及
v.信号检测和通信装置，所述信号检测和通信装置可拆卸地附于所述支架上，与所述多个传感器装置保持通信以测量在所述支架上的载荷，所述信号检测和通信装置包括无线收发器；以及
b.监测装置，所述监测装置包括无线收发器，所述无线收发器与每个支架的无线收发器保持通信。
16.根据权利要求15所述的建造或拆除用的可调临时支架系统，其特征在于，所述可释放的紧固件包括用于调节支架的高度的致动器。
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