CN107202835A - 一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统以及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统以及监测方法，其先通过激振装置自动地轻微敲击玻璃板，以使加速度传感器自动采集玻璃板的加速度数据，并由其第一无线通信模块向外发送；然后，通过数据采集装置接收第一无线通信模块发送的加速度数据，并由数据分析装置对数据采集装置接收到的加速度数据进行分析，以得出玻璃板的固有频率变化数据，并在数据显示器上显示，以供监测管理人员观察确定玻璃板的固有频率变化数据是否超出设定的安全范围，并及时作出是否需要对目标玻璃幕墙进行维护的决定，从而实现对玻璃幕墙粘胶结构损伤的自动化监测，以及时掌握粘胶结构损伤情况，并避免出现玻璃板坠落的情况；同时，节省人力并降低成本。

Description

一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统以及监测方法

技术领域

本发明涉及玻璃幕墙安全监测技术领域，特别涉及一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统以及监测方法。

背景技术

现代建筑中，玻璃幕墙因为材料相对轻便、施工工艺简单、可轻易建造出形式多样且优雅美观的高层建筑，同时具备良好的防风、防雨等优点，而得到广泛的应用。

现有的玻璃幕墙（特别是隐框玻璃幕墙和全玻幕墙）的玻璃板主要通过粘胶（或称结构胶）粘结固定。而玻璃幕墙长时间服役使用后，其粘胶会出现因老化以及局部脱落等因素所引起的结构损伤，且随着结构损伤程度的加剧，粘胶对玻璃板的粘结力会不断下降，同时，玻璃的固有频率变化率也不断增大。当粘胶的粘结力下降至不足于支撑玻璃板时，玻璃板就会坠落，对公众的生命和财产安全造成严重威胁。

为了防止玻璃幕墙的玻璃板因结构损伤严重而坠落，检测人员利用玻璃板的固有频率变化率会随粘胶结构损伤程度的加剧而增大的特点，通过检测玻璃板的固有频率变化率来识别粘胶的结构损伤程度，以判断粘胶的结构损伤程度是否超出安全范围，并作出是否对玻璃幕墙进行维护的决定。

现有的检测做法是通过人工定期（例如一个月或者半年等）对玻璃幕墙进行检测，即先现场在待检测玻璃板表面安装加速度传感器，并通过数据线将加速度传感器与现场携带的数据采集装置连接；然后，手持塑胶锤子轻微敲击玻璃板以使玻璃板产生振动，并由数据采集装置通过加速度传感器采集玻璃板的加速度数据；然后，由检测人员将数据采集装置带回检测中心，并将加速度数据导入分析装置进行分析，以得到玻璃板的固有频率变化数据；最后根据得到的玻璃板的固有频率变化数据判粘胶的结构损伤是否超出安全范围，并作出相应的应对措施。

现有的这种检测方式，虽能起到一定程度上预防作用，并能在一定程度上降低玻璃幕墙因粘胶结构损伤过度而坠落的概率。但这种通过人工检测的方式，存在如下不足：1、这种现场安装加速度传感器和数据采集装置采集加速度数据，采集完拆卸并带回检测中心分析的人工检测方式，存在效率低成本高的问题。2、每次检测都要现行安装和拆卸工作，除了效率低之外，对于一些地方，每次检测都需要高空作业，危险性较高。3、定期检测的方式，时间跨度较大（如为一个月、半年甚至一年等），可能在下一次检测之前，粘胶的结构损伤就已加剧至超出安全范围，并出现玻璃板坠落的情况，仍然存在严重威胁公众的生命和财产安全的可能性。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统以及监测方法，旨在实现玻璃幕墙粘胶结构损伤的自动化监测，以及时掌握粘胶结构损伤情况，并避免出现玻璃板坠落的情况；同时，节省人力并降低成本。

为实现上述目的，本发明提出一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，包括：

激振装置，所述激振装置装于玻璃板的中部位置，用于轻微敲击玻璃板，以使玻璃板产生振动；

加速度传感器，所述加速度传感器装于玻璃板上，用于采集玻璃板的加速度数据，所述加速度传感器内还集成有第一无线通信模块，用于发送加速度传感器采集到的加速度数据；

数据采集装置，所述数据采集装置用于接收第一无线通信模块发送的加速度数据；

数据分析装置，所述数据分析装置用于对数据采集装置采集到的加速度数据进行分析，并通过分析得出玻璃板的固有频率变化数据；

数据显示器，所述数据显示器用于显示数据分析装置所分析并得出的固有频率变化数据。

本发明还提出一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法，包括步骤：

S1、通过装于玻璃板中部位置的激振装置自动地轻微敲击玻璃板，以使玻璃板产生振动；

S2、通过装于玻璃板上的加速度传感器采集玻璃板的加速度数据，并通过集成于所述加速度传感器内的第一无线通信模块发送加速度传感器采集到的加速度数据；

S3、通过数据采集装置接收第一无线通信模块发送的加速度数据；

S4、通过数据分析装置对数据采集装置采集到的加速度数据进行分析，并通过分析得出玻璃板的固有频率变化数据；

S5、通过数据显示器显示数据分析装置所分析并得出的固有频率变化数据，以供监测管理人员确定玻璃板的固有频率变化数据是否超出设定的安全范围，并作出是否对玻璃幕墙进行维护的决定。

本发明技术方案结合无线通信传输技术，先通过设置于玻璃板中部位置的激振装置自动地轻微敲击玻璃板，以使设置于玻璃板上加速度传感器自动采集玻璃板的加速度数据，并由其第一无线通信模块向外发送；然后，通过数据采集装置接收第一无线通信模块发送的加速度数据，并由数据分析装置对数据采集装置接收到的加速度数据进行分析，以得出玻璃板的固有频率变化数据，并在数据显示器上显示，以供监测管理人员观察确定玻璃板的固有频率变化数据是否超出设定的安全范围，并及时作出是否需要对目标玻璃幕墙进行维护的决定，从而实现对玻璃幕墙粘胶结构损伤的自动化监测。与现有的人工现场进行检测的方式相比，具有如下有益效果：1、本发明仅需在玻璃板上一次安装激振装置和加速度传感器后，结合无线通信传输技术，即可实现对玻璃幕墙粘胶结构损伤的不限次自动化监测，可大幅度节省人力并降低成本。2、后续的监测无须人工在现场进行相应设备的安装和拆卸工作，杜绝了管理人员频繁高空作业，保障管理人员的工作安全。3、采用自动监测的方式，其监测时间可根据需要设定，可实时或者间隔较短的单位时间（例如以一分钟，十分钟、半小时、一小时或者一天作为单位时间）进行监测，其时间跨度较小，可使监测管理人员及时掌握粘胶结构损伤情况，并在粘胶结构损伤程度有即将超出安全范围的趋势时，及时对玻璃幕墙进行维护，避免出现玻璃板坠落的情况，从而保障公众的生命和财产安全。

附图说明

图1为本发明一实施例的工作示图；

图2为本发明一实施例的方框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统。

本发明实施例中，如图1、图2所示，该玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统包括激振装置1、加速度传感器2、数据采集装置3、数据分析装置4以及数据显示器5。

其中，激振装置1装于玻璃板100的中部位置，用于轻微敲击玻璃板100，以使玻璃板100产生振动。具体地，激振装置1可根据需要装于玻璃板100的内侧（一般指位于室内的一侧）或者外侧（一般指位于室外的一侧）。当玻璃幕墙为单层玻璃结构时，激振装置1可装于玻璃板100内侧；而当玻璃幕墙为双层玻璃结构时，激振装置1则可装于玻璃板100的外侧。可以理解地，现有技术中，能够自动地实现轻微敲击玻璃板100的激振装置1有多种实施方式，例如可以采用探测传感器或者气动敲击锤等，以能够根据指令对玻璃板100施加定量力度的轻微敲击为准。应当说明的是，采用气动敲击锤时，必须要调试好气动敲击锤的敲击力度，以免敲击力度过大而击破玻璃板100。且最好在气动敲击锤与玻璃板100作用的部位设置缓冲胶垫。

所述加速度传感器2装于玻璃板100上，用于采集玻璃板100的加速度数据，所述加速度传感器2内还集成有第一无线通信模块（未图示），用于发送加速度传感器2采集到的加速度数据。具体地，所述加速度传感器2可根据需要装于玻璃板100的内侧（一般指位于室内的一侧）或者外侧（一般指位于室外的一侧）。当玻璃幕墙为单层玻璃结构时，加速度传感器2可装于玻璃板100内侧并与玻璃板100中心和边界均有一定距离的位置；而当玻璃幕墙为双层玻璃结构时，加速度传感器2则可装于玻璃板100的外侧并与玻璃板100中心和边界均有一定距离的位置。

应当说明的是，加速度传感器2为现有技术，通常由质量块（未图示）、阻尼器（未图示）、弹性元件（未图示）、敏感元件（未图示）和适调电路（未图示）等部件组成。加速度传感器2在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。由于加速度传感器2为现有技术并为本领域的技术人员所熟知，因此，这里不再对其具体的结构以及工作原理进行赘述。

所述数据采集装置3用于接收第一无线通信模块发送的加速度数据。具体地，数据采集装置3可设置在远离监测现场的监测管理中心内，数据采集装置3必然具有第二无线通信模块（未图示），以接收第一无线通信模块发送的加速度数据。

所述数据分析装置4用于对数据采集装置3采集到的加速度数据进行分析，并通过分析得出玻璃板100的固有频率变化数据。具体地，数据分析装置4可同样设置在远离监测现场的监测管理中心内，并与数据采集装置3连接。数据分析装置4为现有技术，这里不再对其具体结构以及工作原理进行赘述。

所述数据显示器5与数据分析装置4连接，用于显示数据分析装置4所分析并得出的固有频率变化数据，以供监测管理人员确定玻璃板100的固有频率变化数据是否超出设定的安全范围，并作出是否对玻璃幕墙进行维护的决定。与现有的人工现场进行检测的方式相比，具有如下有益效果：1、本发明仅需在玻璃板100上一次安装激振装置1和加速度传感器2后，结合无线通信传输技术，即可实现对玻璃幕墙粘胶结构损伤的不限次自动化监测，可大幅度节省人力并降低成本。2、后续的监测无须人工在现场进行相应设备的安装和拆卸工作，杜绝了管理人员频繁高空作业，保障管理人员的工作安全。3、采用自动监测的方式，其监测时间可根据需要设定，可实时或者间隔较短的单位时间（例如以一分钟，十分钟、半小时、一小时或者一天作为单位时间）进行监测，其时间跨度较小，可使监测管理人员及时掌握粘胶结构损伤情况，并在粘胶结构损伤程度有即将超出安全范围的趋势时，及时对玻璃幕墙进行维护，避免出现玻璃板100坠落的情况，从而保障公众的生命和财产安全。

进一步地，本发明玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，还包括自动报警装置6，自动报警装置6与数据分析装置4或者数据显示器5连接，当数据分析装置4分析得出的固有频率变化数据超出设定的安全范围时，数据显示器5显示预警信号，自动报警装置6则启动并报警。以提示监测管理人员进行检修。

更进一步地，本发明玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，还包括控制装置7，所述控制装置7与数据采集装置3、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6连接，并可控制数据采集装置3、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6的开关以及设置固有频率数据的安全范围。所述激振装置1内集成有可与所述第二无线通信模块实现通信的第三无线通信模块（未图示），控制装置7通过集成于数据分析装置4内的第二无线通信模块与第三无线通信模块和第一无线通信模块实现通信，以发送指令并控制激振装置1和加速度传感器2的开关以及设置激振装置1的敲击频率。当然，在增加成本的情况下，控制装置7、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6也可分别集成有第四无线通信模块（未图示）、第五无线通信模块（未图示）、第六无线通信模块（未图示）和第七无线通信模块（未图示）。第一无线通信模块（未图示）、第二无线通信模块（未图示）、第三无线通信模块（未图示）、第五无线通信模块（未图示）、第六无线通信模块（未图示）和第七无线通信模块（未图示）均可与第四无线通信模块实现通信。这样，控制装置7就可以发送指令实现远距离控制激振装置1、加速度传感器2、数据采集装置3、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6。在这种情况下，控制装置7可以为计算机、以及可随身携带的手机或者移动电脑等，其中，控制装置7为手机或者移动电脑时，可以实现远程操控和监测。

应当说明的是，过于频繁地敲击玻璃板100可能会加速玻璃板100的老化，因此，最好能够根据实际需要设置激振装置1的敲击频率，该频率不宜过高，但同样也不能过低，例如设定为每半小时、一小时或者一天敲击一次。

具体地，所述第一无线通信模块，第二无线通信模块和第三无线通信模块均可以为WIFI通信模块、GPRS通信模块或者蓝牙通信模块中的一种，也可以为同时具有WIFI通信功能、GPRS通信功能或者蓝牙通信功能中的两种或者三种的组合通信模块。

可以理解地，本发明玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统不仅可用于单块玻璃幕墙的监测。对于隐框玻璃，还可根据实际情况适当放大所监测的幕墙的范围。

本发明还提出一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法。

在本发明实施例中，如图1、图2所示，该玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法，包括步骤：

S1、通过装于玻璃板100中部位置的激振装置1自动地轻微敲击玻璃板100，以使玻璃板100产生振动。

具体地，激振装置1可根据需要装于玻璃板100的内侧（一般指位于室内的一侧）或者外侧（一般指位于室外的一侧）。当玻璃幕墙为单层玻璃结构时，激振装置1可装于玻璃板100内侧；而当玻璃幕墙为双层玻璃结构时，激振装置1则可装于玻璃板100的外侧。

S2、通过装于玻璃板100上的加速度传感器2采集玻璃板100的加速度数据，并通过集成于所述加速度传感器2内的第一无线通信模块发送加速度传感器2采集到的加速度数据。

具体地，所述加速度传感器2，可根据需要装于玻璃板100的内侧（一般指位于室内的一侧）或者外侧（一般指位于室外的一侧）。当玻璃幕墙为单层玻璃结构时，加速度传感器2可装于玻璃板100内侧并与玻璃板100中心和边界均有一定距离的位置；而当玻璃幕墙为双层玻璃结构时，加速度传感器2则可装于玻璃板100的外侧并与玻璃板100中心和边界均有一定距离的位置。

S3、通过数据采集装置3接收第一无线通信模块发送的加速度数据。

具体地，数据采集装置3可设置在远离监测现场的监测管理中心内，数据采集装置3必然具有第二无线通信模块，以接收第一无线通信模块发送的加速度数据。

S4、通过数据分析装置4对数据采集装置3采集到的加速度数据进行分析，并通过分析得出玻璃板100的固有频率变化数据。

具体地，数据分析装置4可同样设置在远离监测现场的监测管理中心内，并与数据采集装置3连接。至于具体如何分析并得出固有频率变化数据，为现有技术，这里不再进行赘述。

S5、通过数据显示器5显示数据分析装置4所分析并得出的结果，以供监测管理人员确定玻璃板100的固有频率变化数据是否超出设定的安全范围，并作出是否对玻璃幕墙进行维护的决定。

在本发明实施例中，通过装于玻璃板100中部位置的激振装置1自动地轻微敲击玻璃板100，以使玻璃板100产生振动之前，还包括，通过与数据采集装置3连接的控制装置7经集成于数据采集装置3内的第二无线通信模块向集成于激振装置1内的第三无线通信模块发送指令，以使激振装置1按所述指令所设定的频率敲击玻璃板100的过程。应当说明的是，过于频繁地敲击玻璃板100可能会加速玻璃板100的老化，因此，最好能够根据实际需要设置激振装置1的敲击频率，该频率不宜过高，但同样也不能过低，例如半小时，一小时或者一天敲击一次。

进一步地，在步骤S4中，还包括通过控制装置7设定固有频率安全范围，并通过数据分析装置3将分析得出的玻璃板的固有频率变化数据与安全范围进行比对，以判断固有频率变化数据是否超出安全范围的过程。

在本发明实施例中，还包括步骤S6：当数据分析装置4分析得出的固有频率变化数据超出设定的安全范围时，通过数据显示器5显示预警信号，并通过自动报警装置6报警，以提示监测管理人员进行检修。

应当说明的是，所述控制装置7与数据采集装置3、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6连接，并可控制数据采集装置3、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6的开关以及设置固有频率数据的安全范围。在增加成本的情况下，控制装置7、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6也可分别集成有第四无线通信模块、第五无线通信模块、第六无线通信模块和第七无线通信模块，第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块、第五无线通信模块、第六无线通信模块和第七无线通信模块均可与第四无线通信模块实现通信。这样，控制装置7可以发送指令实现远距离控制激振装置1、加速度传感器2、数据采集装置3、数据分析装置4、数据显示器5以及自动报警装置6。在这种情况下，控制装置7可以为计算机、以及可随身携带的手机或者移动电脑等，其中，控制装置7为手机或者移动电脑时，可以实现远程操控和监测。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，其特征在于，包括：

激振装置，所述激振装置装于玻璃板的中部位置，用于轻微敲击玻璃板，以使玻璃板产生振动；

加速度传感器，所述加速度传感器装于玻璃板上，用于采集玻璃板的加速度数据，所述加速度传感器内还集成有第一无线通信模块，用于发送加速度传感器采集到的加速度数据；

数据采集装置，所述数据采集装置用于接收第一无线通信模块发送的加速度数据；

数据分析装置，所述数据分析装置用于对数据采集装置采集到的加速度数据进行分析，并通过分析得出玻璃板的固有频率变化数据；

数据显示器，所述数据显示器用于显示数据分析装置所分析并得出的固有频率变化数据。

2.如权利要求1所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，其特征在于：还包括自动报警装置，自动报警装置与数据分析装置或者数据显示器连接，当数据分析装置分析得出的固有频率变化数据超出设定的安全范围时，数据显示器显示预警信号，自动报警装置则启动并报警。

3.如权利要求1或者2所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置与数据采集装置、数据分析装置、数据显示器以及自动报警装置连接，并可控制数据采集装置、数据分析装置、数据显示器以及自动报警装置的开关以及设置固有频率数据的安全范围。

4.如权利要求3所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，其特征在于：数据采集装置集成有第二无线通信模块，激振装置集成有第三无线通信模块，控制装置通过集成于数据分析装置内的第二无线通信模块与第三无线通信模块和第一无线通信模块实现通信，以发送指令并控制激振装置和加速度传感器的开关以及设置激振装置的敲击频率。

5.如权利要求4所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测系统，其特征在于：控制装置、数据分析装置、数据显示器以及自动报警装置分别集成有第四无线通信模块、第五无线通信模块、第六无线通信模块和第七无线通信模块，控制装置通过第四无线通信模块与第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块、第五无线通信模块、第六无线通信模块和第七无线通信模块实现通信，并通过发送相应的指令控制激振装置、加速度传感器、数据采集装置、数据分析装置、数据显示器以及自动报警装置。

6.一种玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法，其特征在于，包括步骤：

S1、通过装于玻璃板中部位置的激振装置自动地轻微敲击玻璃板，以使玻璃板产生振动；

S2、通过装于玻璃板上的加速度传感器采集玻璃板的加速度数据，并通过集成于所述加速度传感器内的第一无线通信模块发送加速度传感器采集到的加速度数据；

S3、通过数据采集装置接收第一无线通信模块发送的加速度数据；

S4、通过数据分析装置对数据采集装置采集到的加速度数据进行分析，并通过分析得出玻璃板的固有频率变化数据；

S5、通过数据显示器显示数据分析装置所分析并得出的固有频率变化数据，以供监测管理人员确定玻璃板的固有频率变化数据是否超出设定的安全范围，并作出是否对玻璃幕墙进行维护的决定。

7.如权利要求6所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法，其特征在于，还包括步骤S6：当数据分析装置分析得出的固有频率变化数据超出设定的安全范围时，通过数据显示器显示预警信号，并通过自动报警装置报警，以提示监测管理人员进行检修。

8.如权利要求7所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法，其特征在于：通过装于玻璃板中部位置的激振装置自动地轻微敲击玻璃板，以使玻璃板产生振动之前，还包括，通过与数据采集装置连接的控制装置经集成于数据采集装置内的第二无线通信模块向集成于激振装置内的第三无线通信模块发送指令，以使激振装置按所述指令所设定的频率敲击玻璃板的过程。

9.如权利要求8所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法，其特征在于，在步骤S4中，还包括通过控制装置设定固有频率安全范围，并通过数据分析装置将分析得出的玻璃板的固有频率变化数据与安全范围进行比对，以判断固有频率变化数据是否超出安全范围的过程。

10.如权利要求6至9中任意一项所述的玻璃幕墙粘胶结构损伤监测方法，其特征在于，在步骤S1中，激振装置每半小时、一小时或者一天敲击一次玻璃板。