CN106840265B - 一种脚手架安全预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脚手架安全预警系统，特点是利用多种监测传感器及杠杆或齿轮变速技术，以及声光报警、视频监测、无纸记录设备、无线传输等技术，多方面综合性的对脚手架承重支架进行受力、应变、变形及基础沉降等监测，将不可见的受力情况用数字、曲线、图片、声光报警等方式表现出来；并实现记录、传输、储存、整理及远程显示，用监测的数据对支架进行安全评价，并采用上限、上上限，下限及下下限等多级预警实现实时安全预警；本发明可实现全方位自动监测、记录及报警，提高了数据收集质量，可操作性强，造价低，安全管理效率高；实现了数据远程传输及远程APP数据查询，为安全管理人员提供科学有效的决策支持，具有良好的综合效益。

Description

一种脚手架安全预警系统

技术领域

本发明涉及建筑施工安全预警技术领域，具体是一种脚手架安全预警系统。

背景技术

公路、房建、机场及船舶建设过程中出现大量脚手架坍塌事件，脚手架施工一直是项目安全管理的重点和难点；坍塌事故的发生不但会延误施工进度、增加工程造价，而且给工人生命带来严重威胁。

目前脚手架施工主要偏重于安全管理程序的管理上，在施工前要求编制有针对性的《专项施工安全方案》，经公司技术负责人审批、签字、盖章后，组织专家对该《专项施工安全方案》进行评审，施工期间要求严格按经评审改正后的《专项施工安全方案》实施；施工过程中管理人员检查和巡视等手段进行控制，这种方式能够对直观可见的不安全状况和行为进行管理，但对关键部位的受力情况无法做出判断，对于安全管理人员视线外的不安全状况和不安全行为无法监测。不能同时对支架受力、位移、基础沉降及变形等多项内容进行同时监测，时限性不强，不能及时进行分级预警，更加不能实现自动报警功能；基于上述原因，迫切需要对现有技术的脚手架安全监测系统进行技术改进和改良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脚手架安全预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脚手架安全预警系统，包括现场监测模块、现场决策记录传输模块、远程监控显示存储模块；所述现场监测模块包括竖向受力监测模块、应变监测模块、纵横位移监测模块和基础沉降监测模块；所述现场决策记录传输模块包括现场报警模块、数据自动记录模块和数据远程传输模块；所述远程监控显示存储模块包括远程接收模块、网络交换机模块、监控主机模块、手机APP显示模块、网络存储盘模块。

作为本发明进一步的方案：所述现场监测模块通过监测传感器或设备对脚手架进行竖向受力监测、应变监测、变形监测、纵横位移监测和基础沉降监测；将脚手架受力情况用数字、曲线、图片、声光报警的方式表现出来，用监测的数据对脚手架进行安全评价，提高了数据收集质量，有效避免人工的疏忽，有效提高安全管理效率，为安全管理人员提供科学有效的决策支持。

作为本发明再进一步的方案：所述监测传感器包括压力传感器、红外传感器、光电传感器、电阻电容传感器；采用监测传感器及杠杆或齿轮变速技术，对脚手架受力、应变、变形及基础沉降情况进行同步监测；用光电传感器以及连通器原理、拉线法、激光配合测量脚手架沉降情况；通过在脚手架底部放置压力传感器测量脚手架的竖向受力情况；利用激光扩散性小的特点通过设置激光光源，监测激光光源位移变化来测量脚手架的纵横位移情况；由于综合的将传感器、无线传输、激光测距等技术应用到脚手架安全管理中，是对安全管理方法的丰富，也是智能工地的一种尝试。

作为本发明再进一步的方案：所述现场监测模块通过监测传感器或设备将监测的数据发送至现场决策记录传输模块，现场决策记录传输模块将监测到的数据进行记录和远程传输，当监测数据超过系统预设值范围时，现场报警模块启动报警；记录的监测数据无线传输至远程监控显示存储模块所述远程传输模块接收来自数据远程传输模块的数据，并发送至网络交换机，再由网络交换机传输至监控主机模块、手机app显示模块和网络存储模块显示及存储。

作为本发明再进一步的方案：所述现场报警模块设置四级预警机制，分别设置上限、上上限，下限及下下限实现多级预警、报警；所述数据自动记录模块通过设置无纸记录仪实现现场数据的记录。

本发明的脚手架安全预警系统综合运用了传感器技术、无线传输技术、激光测距及定线技术，在传感器安装前先对脚手架受力情况进行分析；展开工地现场调查，对地基软弱位置进行标记；然后根据结构物的特点、技术指标、受力及地基情况做出监测方案；在监测方法审核通过后，按方案安装传感设备，对脚手架关键部位不可见的受力及稳定情况进行全方位的监测；采用自动记录设备如无纸记录仪实现在同一时刻现场数据的实时收集及记录；通过各传感器在施工中同步监测关键脚手架断面的受力、应变、基础沉降及位移等，及时根据各种施工荷载下脚手架的受力情况采取相应措施，实现脚手架安全预警及处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明弥补了现有技术中脚手架安全预警的空白，从新的角度为今后脚手架施工提供了安全保证；能同时监测支架竖向受力、应变、纵横变形及基础沉降等，具有自动记录数据、自动传输数据及自动多阶段报警功能，能有效提高脚手架施工的安全性，为现场安全提供安全保证，对脚手架设计及施工有一定指导意义。

本发明为对满堂式脚手架施工进行及时、有效的安全施工提供新的依据；能验证支架专项方案设计，及时反馈信息，指导桥梁浇筑混凝土及控制施工速度；能将监测结果反馈给建设方，为优化类似桥梁施工提供依据；可以实时监控脚手架的各测点测量参数；系统能在无人值守的情况下连续运行，采集到的数据以数据、图片或曲线形式实时显示和记录，24小时连续采样，节约人工投入，减少人为失误；在报警状态下能够进行特殊采样和人工干预采样；可根据需要设定测点数据，对原始数据进行滤波、计算等处理；实现无线数据传输及使用APP功能，打破了距离限制，用户可远程了解脚手架受力情况；当系统部分暂时断电后再至电源接通，系统的各个部分无需人为干涉即可自动重启、同步校准，能够继续正确运行，并保留断点信息；能对系统中的用户进行口令和操作权限的管理，保障运行系统的安全性；能实现对系统信息打印的管理功能，提供实时打印，定时打印，随机打印功能。支持对图形、报表、曲线、报警信息、各种统计计算结果等的打印。

本发明实现了脚手架应力、应变、位移及沉降的全方位监测，使用了可视化设备，将不可见的受力情况用数字、曲线、图片、声光报警等方式表现出来；系统数据采集自动化，报警的自动化；这种自动化操作提高了数据收集质量，有效避免人工的疏忽，有效提高安全管理效率；实现了数据远程传输及远程APP数据查询，为安全管理人员提供了科学有效的决策支持；本发明的系统安装、维修简单方便，设备可靠，不对脚手架结构产生影响，能有效的提高脚手架使用的安全性，综合效益较好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种脚手架安全预警系统，包括现场监测模块、现场决策记录传输模块、远程监控显示存储模块。

步骤1现场监测模块的安装于调试

在脚手架搭设超过3米高度后，安装脚手架支架立杆竖向受力监测预警仪器作为现场监测模块的竖向受力监测模块，在脚手架搭设铺设底模完成后，安装脚手架支架顶横向位移测量预警仪器、立杆应变测量报警仪器作为应变监测模块、纵横位移监测模块；在预压前安装基础沉降监测预警仪器作为基础沉降监测模块。

各仪器安装检查合格后均将数据线顺立杆整理并临时固定在立杆上，并且靠近传感器位置设置向下弯曲的段落以防止水进入传感器，线路接头朝下放置，防止接头进水，线路被毁。在测量前连接各仪器，测量数据后及时对传感器及数据线进行保护。

将竖向受力监测预警仪器安装在底托定位罩下，将厚度为5mm的底垫钢板放在支架底垫木上，通电检查传感器运行情况。

将基础沉降监测预警仪器安装在确定立杆的底部，距混凝土基础高度为40cm左右，通电检查传感器运行情况，对观测附属设施进行保护。

支架顶横向位移测量预警仪器的安装：首先在模板底部稳固的位置安装位移测量预警仪器，并在地面安装纵横向位移观测标尺。

立杆应变测量报警仪器安装在立杆顶部，通电检查运行情况，对观测设备进行保护。

步骤2现场决策记录传输模块

现场决策记录传输模块包括现场报警模块、数据自动记录模块和数据远程传输模块，所有现场监测模块的仪器连接后，监测的现场数据会通过监测传感器或设备发送至现场决策记录传输模块，通过数据自动记录模块自动记录起始值、阶段值、报警情况等，现场报 警模块设置四级预警机制，分别设置上限、上上限，下限及下下限实现多级预警及报警，当监测数据超过系统预设值范围时，现场报警模块启动报警；数据远程传输模块将记录的监测数据无线传输至远程监控显示存储模块。

步骤3远程监控显示存储模块

所述远程监控显示存储模块包括远程接收模块、网络交换机模块、监控主机模块、手机APP显示模块、网络存储盘模块；远程传输模块接收来自数据远程传输模块的数据，并发送至网络交换机，再由网络交换机传输至监控主机模块、手机app显示模块和网络存储模块显示及存储；监测数据均为自动记录，在每阶段完成将数据导出，按阶段整理数据，并向业主及监理上报阶段性报告。

本发明脚手架安全预警系统的具体实施工序中，还需注意以下情况：

A监测频率

1)在支架搭设初期进场布设支架杆件竖向受力预警点，并检查传感器使用情况；

2)支架搭设完成后，测量稳定的初始值，并记录；

3)支架预压前记录各监测传感器数据；

4)预压过程中与沉降观测一起同步分别记录各监测传感器数据；

5)预压结束后记录各监测传感器数据；

6)钢筋绑扎后记录各监测传感器数据；

7)第一次浇筑混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

8)第二次浇筑混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

9)箱梁浇筑完成至浇筑完成后1、2、5、10、20、24小时记录各监测传感器数据。

B、监测警报及异常情况下的监测措施：监测警报分为四级，警报方式分三种，由于市场脚手架类型较多，现以盘扣式脚手架为例，且控制数据仅作说明用，实际控制值需根据结构特点经计算后得出；

1)基础沉降超限报警：

下沉或隆起L≤4mm，基础正常，爆闪灯不工作，不发出声音；

下沉(或隆起)4<L≤6mm，上限(或下限)报警灯光发出闪光，发出报警声音；

下沉(或隆起)L≥8mm，上上限(或下下限)报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音；

2)立杆底部竖向受力超限报警，施工用的捷能模架盘扣单杆受力N＝17吨；

立杆底部受力N≤5.0吨，支架工作正常，爆闪灯不工作，不发出声音；

立杆底部受力超过0.6Nmax＝10.2吨(或立杆底部受力低于支架安装初始值)，上限(下限)报警，此时支架受力较大或支架出现不均匀受力较为严重，报警灯光发出闪光，发出报警声音；

立杆底部受力超过0.8Nmax＝13.6吨(或立杆底部受力远远低于支架初始值)，上上限(或下下限)报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音。

3)支架顶纵、横向位移超限报警，规范规定Smax＝H/500及小于50mm：

支架顶纵、横向位移超过(0.5×Smax)时，即：S<H/1000且≤25mm正常，支架顶横向位移正常，爆闪灯不工作，不发出声音；

支架顶纵、横向位移超过(0.8×Smax)时，即：S<H/625且≤40mm一级报警，一级报警灯光发出闪光，发出报警声音；

支架顶纵、横向位移超过(0.9×Smax)时，即：S<9H/5000且≤45mm，报警灯光为二号红色爆闪灯，发出报警声音。

4)立杆应变检测

受立杆材质的不均匀性、材料温度敏感性不同、检测环境光强变化不恒定、观测介质干湿性变化、立杆安装节点精度和垂直度等影响，立杆应变变化需根据杆件特性进行计算。

5)异常情况下的监测措施

出现以下情况之一时，进一步加强监测，缩短监测时间间隔，加密观测次数，并及时向施工、监理人员报告监测结果：

监测项目的监测值达到报警标准；

检测项目的监测值变化量较大或速率加快期间；

环境积水、长时间连续降雨：

监测数据忽然加大；

临近结构物突然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂；

当有其它危险事故征兆时。

本发明的脚手架安全预警系统实现了应力、应变、位移及沉降的全方位监测，使用了可视化设备，将不可见的受力情况用数字、曲线、图片、声光报警等方式表现出来；系统数据采集自动化，报警的自动化；这种自动化操作提高了数据收集质量，有效避免人工的疏忽，有效提高安全管理效率；实现了数据远程传输，及远程APP数据查询；可以为安全管理人员提供科学有效的决策支持；本发明的系统安装、维修简单方便，设备可靠，不对脚手架结构产生影响，能有效的提高脚手架使用的安全性，综合效益较好。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (1)

1.一种利用脚手架安全预警系统进行安全预警的方法，所述脚手架安全预警系统包括现场监测模块、现场决策记录传输模块、远程监控显示存储模块；其特征在于：所述现场监测模块包括竖向受力监测模块、应变监测模块、纵横位移监测模块和基础沉降监测模块；现场监测模块通过监测传感器或设备将监测的数据发送至现场决策记录传输模块，现场决策记录传输模块包括现场报警模块、数据自动记录模块和数据远程传输模块，现场决策记录传输模块将监测到的数据进行记录和远程传输，当监测数据超过系统预设值范围时，现场报警模块启动报警；记录的监测数据无线传输至远程监控显示存储模块，远程监控显示存储模块包括远程接收模块、网络交换机模块、监控主机模块、手机app显示模块、网络存储模块；远程接收模块接收来自数据远程传输模块的数据，并发送至网络交换机，再由网络交换机传输至监控主机模块、手机app显示模块和网络存储模块显示及存储，

所述方法包括如下步骤：

1)在支架搭设初期进场布设支架杆件竖向受力预警点，并检查传感器使用情况；

2)支架搭设完成后，测量稳定的初始值，并记录；

3)支架预压前记录各监测传感器数据；

4)预压过程中与沉降观测一起同步分别记录各监测传感器数据；

5)预压结束后记录各监测传感器数据；

6)钢筋绑扎后记录各监测传感器数据；

7)第一次浇筑混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

8)第二次浇筑混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

9)箱梁浇筑完成至浇筑完成后1、2、5、10、20、24小时记录各监测传感器数据，

监测警报分为四级，警报方式分三种，脚手架为盘扣脚手架：

1)基础沉降超限报警如下：

当下沉或隆起L≤4mm，基础正常，爆闪灯不工作，不发出声音；

当下沉或隆起4<L≤6mm，上限或下限报警灯光发出闪光，发出报警声音；

当下沉或隆起L≥8mm，上上限或下下限报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音；

2)立杆底部竖向受力超限报警，施工用的捷能模架盘扣单杆受力Nmax＝17吨如下：

当立杆底部受力N≤5.0吨，支架工作正常，爆闪灯不工作，不发出声音；

当立杆底部受力超过0.6Nmax＝10.2吨，上限或下限报警，此时支架受力较大或支架出现不均匀受力较为严重，报警灯光发出闪光，发出报警声音；

当立杆底部受力超过0.8Nmax＝13.6吨，上上限或下下限报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音，

3)支架顶纵、横向位移超限报警如下：

当支架顶纵、横向位移超过0.5×Smax时，即：S<H/10000且≤25mm正常，支架顶横向位移正常，爆闪灯不工作，不发出声音；

当支架顶纵、横向位移超过0.8×Smax时，即：S<H/6250且≤40mm一级报警，一级报警灯光发出闪光，发出报警声音；

当支架顶纵、横向位移超过0.9×Smax时，即：S<9H/5000且≤45mm，报警灯光为二号红色爆闪灯，发出报警声音，

4)异常情况下的监测措施如下：

出现以下情况之一时，进一步加强监测，缩短监测时间间隔，加密观测次数，并及时向施工、监理人员报告监测结果：

监测项目的监测值达到报警标准；

检测项目的监测值变化量较大或速率加快期间；

环境积水、长时间连续降雨：

监测数据忽然加大；或者

临近结构物突然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂。

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