CN107916774A - 可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脚手架底座技术领域，涉及可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，包括脚手架底座、集成在底座底板上的应变传感器及无线智能应变监测设备。所述应变传感器为电阻应变传感器，采用电桥电路为测量电路，其工作模式可以是四分之一桥、半桥、全桥中的一种。所述无线智能应变监测设备包括信号输入接口、信号调理器、A/D转换器、微控制器以及无线传输装置。所述应变传感器采集的信息通过信号输入接口输入，经过信号调理、A/D转换后，由微控制器进行分析处理，并由无线传输装置将实时数据及报警信息发送到PC控制端，从而实现对脚手架底座应力变化的实时监测，及时发现安全隐患，避免人员伤亡。
Description
技术领域
本发明涉及脚手架底座技术领域，特别针对内插式和可调式脚手架底座，涉及可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座。
背景技术
脚手架是建筑施工中不可缺少的临时设施，是为保证高处作业安全、顺利进行施工而搭设的工作平台或作业通道，在结构施工、装修施工和设备管道的安装施工中有着广泛的应用。
近年来我国建筑施工脚手架安全事故频发，不论是脚手架整体或局部失稳造成的倾覆、坍塌，还是脚手架搭拆及架上作业人员的高处坠落，均造成严重的伤亡事故。
钢管脚手架立杆设底座，可以防止滑动和不均匀下沉。钢管脚手架的底座有固定底座和可调底座两种，固定底座又分为内插式和外套式。对脚手架底座的应力变化进行实时监控，可以在底座应力发生大的变化时做出预警，进而对脚手架的相应部位及时检查、调整，预防脚手架的整体失稳或局部坍塌，从而减少安全事故，避免人员伤亡。
因此，除了严格按照规定搭设并使用脚手架外，脚手架搭设及使用过程中，对其底座进行实时监控也是预防及减少安全事故的重要措施。
发明内容
为了预防脚手架的垮塌，本发明提供可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，针对这两种底座的应力变化进行实时监测，在其受力发生大的变化时做出预警。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，包括脚手架底座，还包括集成在底座底板上的应变传感器及外部的无线智能应变监测设备。
具体地，所述内插式脚手架底座，由插杆和底板构成，其插杆外径比立杆内径小2mm，使用时将插杆插入立杆内。所述可调式脚手架底座，由螺杆、螺母和底板构成，使用时将螺杆插入立杆，其插入深度可由螺母调节，以实现充分支撑作用。
进一步地，所述无线智能应变监测设备包括信号输入接口、信号调理器、A/D转换器、微控制器以及无线传输装置。所述应变传感器的输出连接到信号输入接口，信号调理器的输出连接到A/D转换器的输入，A/D转换器的输出连接到微控制器的输入，微控制器的输出连接到无线传输装置的输入。
优选地，所述脚手架底座底板集成的应变传感器为电阻应变传感器。
进一步地，所述电阻应变传感器使用电阻应变片测量脚手架底座应力的变化。所述电阻应变片的数量通常是四个，为了达到更好的监测效果，可以扩展为六个或八个。所述电阻应变片均匀集成在脚手架底座的底板上。
优选地，所述电阻应变传感器采用电桥电路为测量电路。
进一步地，所述电桥电路采用四分之一桥、半桥、全桥中的一种工作方式。
进一步地，采用半桥或全桥电路时，将相对的电阻应变片接入电桥的相邻两臂。
优选地，所述信号调理器可对应变传感器采集的信号进行误差补偿以及必要的放大处理。
优选地，所述A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，便于信号处理和传输。
优选地，所述微控制器对A/D转换器输出的数字信号进行数字滤波、分析处理，处理结果通过无线传输装置发送PC控制端。
本发明的有益效果是：通过在脚手架底座底板上集成应变传感器并连接无线智能应变监测设备，对脚手架底座底板的应力变化进行实时监测，并通过无线传输系统将实时数据及报警信息发送到PC控制端，从而及时发现脚手架在安装及施工使用过程中的安全隐患，避免人员伤亡。
附图说明
图1是可测应力的智能化内插式脚手架底座的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明的原理结构框图。
图4是实施例4中集成六个电阻应变片的智能化内插式脚手架底座的结构俯视图。
图5是实施例5中集成八个电阻应变片的智能化内插式脚手架底座的结构俯视图。
图6是可测应力的智能化可调式脚手架底座的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述。
实施例1
本发明中可测应力的智能化内插式脚手架底座结构如图1-2，本发明的实施原理如图3。
如图1-2所示，所述可测应力的智能化内插式脚手架底座包括插杆1、底板2、集成在底板2上的应变传感器的电阻应变片3-6及外部的无线智能应变监测设备。
如图3所示，所述无线智能应变监测设备包括信号输入接口、信号调理器、A/D转换器、微控制器以及无线传输装置。所述应变传感器的输出连接到信号输入接口，信号调理器的输出连接到A/D转换器的输入，A/D转换器的输出连接到微控制器的输入，微控制器的输出连接到无线传输装置的输入。
具体实施时，首先测量内插式脚手架底座的底板2的初始应力值，并根据脚手架的结构计算在正常使用情况下，不同操作可引起的应力变化值，据此设立应力变化预警值，可设置不同的预警级别。在工作过程中，当应力变化超过预警值时，系统将报警信号发送到PC控制端，此报警信号包含报警级别、报警位置及应力变化信息。没有报警发生时，PC控制端也可以请求查看存储在所述无线智能应变监测设备中的实时应变数据及历史报警信息。
优选地，所述应变传感器为电阻应变传感器。所述电阻应变传感器使用电阻应变片3-6测量底板2的应力变化，并采用电桥电路为测量电路。所述电桥电路采用半桥的工作方式，包括两个完全相同的半桥电路，每个半桥电路包含两个相同的电阻应变片。四个电阻应变片3-6均匀分布，集成在底板2上。工作时，将相对的应变片接入电桥的相邻两臂。由于接入电桥的两个电阻应变片位置对称，受力相反，当应变片因受力产生形变时，电桥失去平衡，从而产生差分信号。此差分信号反映了底板2应力的变化，接入无线智能应变监测设备。
所述信号调理器对应变传感器采集的信号进行误差补偿以及必要的放大处理，处理后的信号接入A/D转换器。所述A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，便于信号处理和传输，优选为高精度、多通道的A/D转换器。A/D转换器的输出信号接入微控制器的输入端。
所述微控制器具有数据采集控制功能，能够控制A/D转换器的采样频率，并对A/D转换器输出的数字信号进行数字滤波，去除噪声。进而，所述微控制器对信号进行相应的数据处理，分析判断应力变化是否超过相应的预警值，并在预警发生的情况下将结果通过无线传输装置发送给PC控制端。优选地，所述微控制器具有存储控制功能，可存储实时应变数据及历史报警信息。
实施例2
如图1-3所示，本发明中可测应力的智能化内插式脚手架底座的结构设置及应用原理同实施例1，所述应变传感器为电阻应变传感器，并采用电桥电路为测量电路。所述电桥电路采用四分之一桥的工作方式，包含四个相同的四分之一桥电路，每个四分之一桥电路包含一个电阻应变片，四个电阻应变片3-6均匀分布，集成在底板2上。工作时，每个电阻应变片接入一个四分之一桥电路，从而测量底板2不同方位的受力变化。
实施例3
如图1-3所示，本发明中可测应力的智能化内插式脚手架底座的结构设置及应用原理同实施例1，所述应变传感器为电阻应变传感器，并采用电桥电路为测量电路。所述电桥电路采用全桥的工作方式，包含一个全桥电路。所述全桥电路包含四个相同的电阻应变片3-6，均匀分布，集成在底板2上。工作时，将相对的应变片接入电桥的相邻两臂，使四个被测信号接成两个差动对称的全桥工作形式。由于相对的应变片受力相反，当应变片因受力产生形变时，电桥失去平衡，从而产生差分信号，接入无线智能应变监测设备。
实施例4
如图1-3所示，本发明中可测应力的智能化内插式脚手架底座的结构设置及应用原理同实施例1，所述应变传感器为电阻应变传感器。如图4所示，所述电阻应变传感器使用六个电阻应变片3-8集成在底板2上，且均匀分布。所述电阻应变传感器采用六个四分之一桥、三个半桥或一个全桥加一个半桥中的一种工作方式。采用六个电阻应变片3-8对底板2的覆盖更广，因而可提高对其应力变化监测的灵敏度。
实施例5
如图1-3所示，本发明中可测应力的智能化内插式脚手架底座的结构设置及应用原理同实施例1，所述应变传感器为电阻应变传感器。如图5所示，所述电阻应变传感器使用八个电阻应变片3-10集成在底板2上，且均匀分布。所述电阻应变传感器采用八个四分之一桥、四个半桥或两个全桥中的一种工作方式。采用八个电阻应变片3-10对底板2的覆盖更全面，因而可对其各个角度的受力状态全面监测，进一步提高对其应力变化监测的灵敏度。
实施例6
本发明中可测应力的智能化可调式脚手架底座的结构如图6所示。
所述可测应力的智能化可调式脚手架底座包括螺杆11、底板12、螺母13、集成在底板12上的应变传感器的电阻应变片及外部的无线智能应变监测设备，其实施原理如图3所示。所述应变传感器为电阻应变传感器，并采用电桥电路为测量电路。所述电桥电路可以采用半桥、四分之一桥或全桥中的一种工作模式，同实施例1-3。所述电阻应变片的数量可以由四个扩展为六个、八个，同实施例4-5。
本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，包括脚手架底座，其特征在于，还包括集成在底座底板上的应变传感器及外部的无线智能应变监测设备。
2.根据权利要求1所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述内插式脚手架底座由插杆和底板构成，其插杆外径比立杆内径小2mm，使用时将插杆插入立杆内。
3.根据权利要求1所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述可调式脚手架底座由螺杆、螺母和底板构成，使用时将螺杆插入立杆，其插入深度可由螺母调节，以实现充分支撑作用。
4.根据权利要求1所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述无线智能应变监测设备包括信号输入接口、信号调理器、A/D转换器、微控制器以及无线传输装置，其中所述应变传感器的输出连接到信号输入接口，信号调理器的输出连接到A/D转换器的输入，A/D转换器的输出连接到微控制器的输入，微控制器的输出连接到无线传输装置的输入。
5.根据权利要求1所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述脚手架底座底板集成的应变传感器为电阻应变传感器。
6.根据权利要求5所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述电阻应变传感器使用电阻应变片测量脚手架底座应力的变化，所述电阻应变片的数量通常是四个，为了达到更好的监测效果，可以扩展为六个或八个。
7.根据权利要求6所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述电阻应变传感器的电阻应变片均匀集成在脚手架底座的底板上。
8.根据权利要求5所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述电阻应变传感器采用电桥电路为测量电路，所述电桥电路采用四分之一桥、半桥、全桥中的一种工作方式。
9.根据权利要求8所述的可测应力的智能化内插式、可调式脚手架底座，其特征在于，所述电阻应变传感器采用半桥或全桥电路时，将相对的电阻应变片接入电桥的相邻两臂。
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