CN108053334A - 抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统及其工作方法 - Google Patents

抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，包括：数据采集机构、分析预测机构和控制终端，数据采集机构中设有用于检测应力的应力检测仪和用于检测位置的位置传感器，应力检测仪和位置传感器设于屋面各个监测点处，数据采集机构通过物联网智能网关与分析预测机构的输入端连接，分析预测模块的输出端与控制终端连接，采集模块、分析预测模块以及界面展示模块均与控制终端连接。本发明中通过应力检测仪对屋面上杆件的应力进行检测，有效的防止应力不支造成损失，监测，能够及时的发现问题，便于维修人员作出相应的维修、加固措施，位置传感器，让其对发生位移的位置进行监测，无需人员去人工进行检查，也大大的提高了其工作的效率。

Description

抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统及其工作方法
技术领域
本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统。
背景技术
轻型钢结构金属屋面的支撑及面板都是采用金属材料，这种材料的强度都很强，因此相对于其它结构而言，设计截面主要以薄板或细杆为主，这种结构截面及容易产生失稳。失稳破坏在发生前几乎没有任何预兆，是一种无明显预警的脆性破坏，发生前人员及财产不能够在有效时间内撤离，是建筑中破坏后果十分严重、设计和使用中应该极力避免的一种破坏形式。
轻型钢结构屋面产生失衡破坏的原因主要是受荷过大，具体工况是遇到较大的台风和长时间较厚的积雪。较厚积雪作用下的压力失稳，这种失衡往往是杆件发生压杆稳定性大变形，易构成安全隐患，一旦出现任何问题，都将会使用者造成难以估量的损失。常规的监测手段都难以监测其发生，是目前建筑防灾减灾的难点。
国内外已有对轻型钢结构金属屋面的支撑及面板的安全监测，从严格意义上来说不能称之为安全监测，因为都无法预测破坏风险的发生，只能做一个建筑结构健康状态的实时监控。对提前报警、通知人员及重要财产及时撤离、在发生事故前进行抢修、防灾减灾等没有实际意义。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其结构简单，应力检测仪对屋面上杆件的应力进行检测，有效的防止应力不支造成损失，同时监测，能够及时的发现问题，便于维修人员作出相应的维修、加固措施。
技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，包括：数据采集机构、分析预测机构和控制终端，其中，所述数据采集机构中设有用于检测应力的应力检测仪和用于检测位置的位置传感器，所述的应力检测仪和位置传感器设于屋面各个监测点处，所述数据采集机构通过物联网智能网关与分析预测机构的输入端连接，所述分析预测模块的输出端与控制终端连接，所述采集模块、分析预测模块以及界面展示模块均与控制终端连接。
本发明中所述的一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，通过设置应力检测仪对屋面上杆件的应力进行检测，有效的防止应力不支造成损失，同时监测，能够及时的发现问题，便于维修人员作出相应的维修、加固措施，同时，还设置了位置传感器，让其对发生位移的位置进行监测，无需人员去人工进行检查，大大的提高其高空作业的安全性，也大大的提高了其工作的效率，将灾害的损失降至最低程度。
本发明中所述数据采集机构中设有智能控制器，所述应力检测仪和位置传感器的输出端与智能控制器的输入端连接，所述智能控制器输出端与物联网智能网关的输入端连接。
本发明中所述的应力检测仪采用应力应变片，其设于屋面的支撑杆件上，且，所述每根屋面的支撑杆件上至少设有一组应力检测仪。
本发明中所述分析预测模块中设有用于建筑项目附近的本地服务器边缘服务器和用于控制和监控整个风险预测系统云服务器；
所述边缘服务器中接受由数据采集机构传输而来的观测数据，通过布置在本机上的程序进行计算并做出预测，再将计算及预测结果发送到云服务器同时将计算及预测结果传到用户可视化界面 ，如需要报警，启动报警流程；
所述云服务器用于收集各项目的运营数据，对雾服务器发送来的数据进行监测，对需要报警的工况进行二次分析，对预警发生后的补救措施进行指导。
本发明中所述控制终端中设有监控中心、客户终端和报警响应系统，所述控制终端中的监控中心、客户终端和报警响应系统均与边缘服务器连接。
本发明中所述云服务器中设有计算与集控平台，由多台服务器主机构成。
本发明中所述数据采集机构中还设有图像采集装置，所述图像采集装置通过物联网智能网关与分析预测机构的输入端连接。
本发明中所述控制终端中设有终端控制器，所述终端控制器中设有数据检测控制模块、网关控制模块、分析预测控制模块、终端控制模块和控制器模块，所述数据检测控制模块与数据采集机构连接，所述网关控制模块与物联网智能网关连接，所述分析预测控制模块与分析预测模块连接，所述数据检测控制模块、网关控制模块、分析预测控制模块、终端控制模块均与控制器模块连接。
本发明中所述终端控制模块中设有监控中心控制模块、展示控制模块和报警控制模块，所述终端控制模块中的监控中心控制模块、展示控制模块和报警控制模块分别与监控中心、客户终端和报警响应系统连接。
本发明中所述检测控制模块中设有应力检测控制模块、位置检测控制模块和图片处理控制模块，所述的应力检测控制模块与应力检测仪连接，所述位置检测控制模块与位置传感器连接，所述图片处理控制模块与图像采集装置连接。
本发明中所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统的工作方法，具体的工作方法如下：
1）：首先把数据采集机构中的应力检测仪和位置传感器设置到每个监测点；
2）：在工作的过程中，通过应力检测仪对屋面上的应力进行检测，并通过物联网智能网关将检测的数据传送至分析预测模块；
3）：然后分析预测模块中的边缘服务器对接收到的数据进行分析，然后将检测分析的结果传送给云服务器，并将分析处理的结果传送至界面展示模块中的终端进行显示；
4）：在应力检测仪工作的过程中，位置传感器不断将各个监测点的位置信息传送给分析预测模块，通过分析预测模块分析出其不同位置所承载的相应的应力范围；
5）：与此同时，图像采集装置不断的对屋面的情况进行采集，并将采集的数据传送给分析预测模块，通过分析预测模块中的边缘服务器对其采集的图像进行分析处理；
6）：在上一步骤中的边缘服务器分析得出结果时，其根据分析的结果判定其是否需要报警，如果发现屋面上出现因应力过大出现坍塌时或者是检测到某个位置的应力大小超过其承载的范围时，则需要那么启动报警流程，通过报警响应系统进行报警处理；
7）：云服务器在接收到数据后，对边缘服务器启动的报警的工况进行二次分析，然后从终端的数据库中调取相应的应急处理方案，对预警发生后的补救措施进行指导；
8）：在报警响应系统工作同时将报警信息通过客户端软件、邮件、短信的方式自动推送给相关管理人员以及负责人员。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中所述的一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，通过设置应力检测仪对屋面上杆件的应力进行检测，有效的防止应力不支造成损失，同时监测，能够及时的发现问题，便于维修人员作出相应的维修、加固措施，同时，还设置了位置传感器，让其对发生位移的位置进行监测，无需人员去人工进行检查，大大的提高其高空作业的安全性，也大大的提高了其工作的效率，将灾害的损失降至最低程度。
2、本发明中还设置了图像采集装置，通过图像采集装置对屋面的情况进行图像收集，根据收集的图像直观的了解屋面滑移的具体情况，让其能够及时、准确的作出应对措施，避免工作人员到现场进反复勘测，大大的提高其工作的效率，提高其判断的准确性。
附图说明
图1为本发明所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统的结构示意图；
图中：数据采集机构-1、分析预测机构-2、控制终端-3、物联网智能网关-4、应力检测仪-11、位置传感器-12、图像采集装置13。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例
如图所示的一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，包括：数据采集机构1、分析预测机构2和控制终端3，其中，所述数据采集机构1中设有用于检测应力的应力检测仪11和用于检测位置的位置传感器12，所述的应力检测仪11和位置传感器12设于屋面各个监测点处，所述数据采集机构1通过物联网智能网关4与分析预测机构2的输入端连接，所述分析预测模块2的输出端与控制终端3连接，所述采集模块1、分析预测模块2以及界面展示模块3均与控制终端4连接。
本实施例中所述数据采集机构1中设有智能控制器，所述应力检测仪11和位置传感器12的输出端与智能控制器的输入端连接，所述智能控制器输出端与物联网智能网关4的输入端连接。
本实施例中所述的应力检测仪11采用应力应变片，其设于屋面的支撑杆件上，且，所述每根屋面的支撑杆件上至少设有一组应力检测仪11。
本实施例中所述分析预测模块2中设有用于建筑项目附近的本地服务器边缘服务器和用于控制和监控整个风险预测系统云服务器；
所述边缘服务器中接受由数据采集机构传输而来的观测数据，通过布置在本机上的程序进行计算并做出预测，再将计算及预测结果发送到云服务器同时将计算及预测结果传到用户可视化界面 ，如需要报警，启动报警流程；
所述云服务器用于收集各项目的运营数据，对雾服务器发送来的数据进行监测，对需要报警的工况进行二次分析，对预警发生后的补救措施进行指导。
本实施例中所述控制终端4中设有监控中心、客户终端和报警响应系统，所述控制终端4中的监控中心、客户终端和报警响应系统均与边缘服务器连接。
本实施例中所述云服务器中设有计算与集控平台，由多台服务器主机构成。
本实施例中所述数据采集机构1中还设有图像采集装置13，所述图像采集装置13通过物联网智能网关4与分析预测机构2的输入端连接。
本实施例中所述控制终端3中设有终端控制器，所述终端控制器中设有数据检测控制模块、网关控制模块、分析预测控制模块、终端控制模块和控制器模块，所述数据检测控制模块与数据采集机构1连接，所述网关控制模块与物联网智能网关4连接，所述分析预测控制模块与分析预测模块2连接，所述数据检测控制模块、网关控制模块、分析预测控制模块、终端控制模块均与控制器模块连接。
本实施例中所述终端控制模块中设有监控中心控制模块、展示控制模块和报警控制模块，所述终端控制模块中的监控中心控制模块、展示控制模块和报警控制模块分别与监控中心、客户终端和报警响应系统连接。
本实施例中所述检测控制模块中设有应力检测控制模块、位置检测控制模块和图片处理控制模块，所述的应力检测控制模块与应力检测仪11连接，所述位置检测控制模块与位置传感器12连接，所述图片处理控制模块与图像采集装置13连接。
本实施例中所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统的工作方法，具体的工作方法如下：
1）：首先把数据采集机构1中的应力检测仪11和位置传感器12设置到每个监测点；
2）：在工作的过程中，通过应力检测仪11对屋面上的应力进行检测，并通过物联网智能网关4将检测的数据传送至分析预测模块2；
3）：然后分析预测模块2中的边缘服务器对接收到的数据进行分析，然后将检测分析的结果传送给云服务器，并将分析处理的结果传送至界面展示模块3中的终端进行显示；
4）：在应力检测仪11工作的过程中，位置传感器12不断将各个监测点的位置信息传送给分析预测模块2，通过分析预测模块2分析出其不同位置所承载的相应的应力范围；
5）：与此同时，图像采集装置13不断的对屋面的情况进行采集，并将采集的数据传送给分析预测模块2，通过分析预测模块2中的边缘服务器对其采集的图像进行分析处理；
6）：在上一步骤中的边缘服务器分析得出结果时，其根据分析的结果判定其是否需要报警，如果发现屋面上出现因应力过大出现坍塌时或者是检测到某个位置的应力大小超过其承载的范围时，则需要那么启动报警流程，通过报警响应系统进行报警处理；
7）：云服务器在接收到数据后，对边缘服务器启动的报警的工况进行二次分析，然后从终端的数据库中调取相应的应急处理方案，对预警发生后的补救措施进行指导；
8）：在报警响应系统工作同时将报警信息通过客户端软件、邮件、短信的方式自动推送给相关管理人员以及负责人员。
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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：包括：数据采集机构（1）、分析预测机构（2）和控制终端（3），其中，所述数据采集机构（1）中设有用于检测应力的应力检测仪（11）和用于检测位置的位置传感器（12），所述的应力检测仪（11）和位置传感器（12）设于屋面各个监测点处，所述数据采集机构（1）通过物联网智能网关（4）与分析预测机构（2）的输入端连接，所述分析预测模块（2）的输出端与控制终端（3）连接，所述采集模块（1）、分析预测模块（2）以及界面展示模块（3）均与控制终端（4）连接。
2.根据权利要求1所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述数据采集机构（1）中设有智能控制器，所述应力检测仪（11）和位置传感器（12）的输出端与智能控制器的输入端连接，所述智能控制器输出端与物联网智能网关（4）的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述的应力检测仪（11）采用应力应变片，其设于屋面的支撑杆件上，且，所述每根屋面的支撑杆件上至少设有一组应力检测仪（11）。
4.根据权利要求1所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述分析预测模块（2）中设有用于建筑项目附近的本地服务器边缘服务器和用于控制和监控整个风险预测系统云服务器；
所述边缘服务器中接受由数据采集机构传输而来的观测数据，通过布置在本机上的程序进行计算并做出预测，再将计算及预测结果发送到云服务器同时将计算及预测结果传到用户可视化界面 ，如需要报警，启动报警流程；
所述云服务器用于收集各项目的运营数据，对雾服务器发送来的数据进行监测，对需要报警的工况进行二次分析，对预警发生后的补救措施进行指导。
5.根据权利要求1所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述控制终端（4）中设有监控中心、客户终端和报警响应系统，所述控制终端（4）中的监控中心、客户终端和报警响应系统均与边缘服务器连接。
6.根据权利要求1所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述数据采集机构（1）中还设有图像采集装置（13），所述图像采集装置（13）通过物联网智能网关（4）与分析预测机构（2）的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述控制终端（3）中设有终端控制器，所述终端控制器中设有数据检测控制模块、网关控制模块、分析预测控制模块、终端控制模块和控制器模块，所述数据检测控制模块与数据采集机构（1）连接，所述网关控制模块与物联网智能网关（4）连接，所述分析预测控制模块与分析预测模块（2）连接，所述数据检测控制模块、网关控制模块、分析预测控制模块、终端控制模块均与控制器模块连接。
8.根据权利要求7所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述终端控制模块中设有监控中心控制模块、展示控制模块和报警控制模块，所述终端控制模块中的监控中心控制模块、展示控制模块和报警控制模块分别与监控中心、客户终端和报警响应系统连接。
9.根据权利要求7所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统，其特征在于：所述检测控制模块中设有应力检测控制模块、位置检测控制模块和图片处理控制模块，所述的应力检测控制模块与应力检测仪（11）连接，所述位置检测控制模块与位置传感器（12）连接，所述图片处理控制模块与图像采集装置（13）连接。
10.根据权利要求1至9任一项所述的抗应力防坍塌的智慧屋面安全风险预测系统的工作方法，其特征在于：具体的工作方法如下：
1）：首先把数据采集机构（1）中的应力检测仪（11）和位置传感器（12）设置到每个监测点；
2）：在工作的过程中，通过应力检测仪（11）对屋面上的应力进行检测，并通过物联网智能网关（4）将检测的数据传送至分析预测模块（2）；
3）：然后分析预测模块（2）中的边缘服务器对接收到的数据进行分析，然后将检测分析的结果传送给云服务器，并将分析处理的结果传送至界面展示模块（3）中的终端进行显示；
4）：在应力检测仪（11）工作的过程中，位置传感器（12）不断将各个监测点的位置信息传送给分析预测模块（2），通过分析预测模块（2）分析出其不同位置所承载的相应的应力范围；
5）：与此同时，图像采集装置（13）不断的对屋面的情况进行采集，并将采集的数据传送给分析预测模块（2），通过分析预测模块（2）中的边缘服务器对其采集的图像进行分析处理；
6）：在上一步骤中的边缘服务器分析得出结果时，其根据分析的结果判定其是否需要报警，如果发现屋面上出现因应力过大出现坍塌时或者是检测到某个位置的应力大小超过其承载的范围时，则需要那么启动报警流程，通过报警响应系统进行报警处理；
7）：云服务器在接收到数据后，对边缘服务器启动的报警的工况进行二次分析，然后从终端的数据库中调取相应的应急处理方案，对预警发生后的补救措施进行指导；
8）：在报警响应系统工作同时将报警信息通过客户端软件、邮件、短信的方式自动推送给相关管理人员以及负责人员。
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