CN109341662A - 塔架偏移自动测量报警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种塔架偏移自动测量报警系统及方法，包括控制柜、测量装置、报警装置和控制中心，测量装置包括滚轮、测距绳、保护罩、吊锤、位移传感器，滚轮中间设有螺旋状凹槽，测距绳一端接有钢丝绳，钢丝绳绕过所述滚轮的螺旋状凹槽后穿入保护置上端的开孔并连接吊锤，滚轮上设有刻度，在滚轮轴上固设有指针，测量测距绳总成与水平的夹角α，用位移传感器测量吊锤的垂直位移Ｌ，用公式算出塔架水平偏移S，并与设定于控制中心的最大偏移允许值Ｓmax进行比较。本发明通过自动实时测量测距绳的位移，利用三角函数自动计算塔架偏移值，并实现实时显示和报警功能，结构简单，成本低，受环境和气候因素影响小。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁施工中塔架垂直度测量的技术，特别涉及一种塔架偏移自动测量报警系统及方法。
背景技术
在拱桥施工中，扣塔是承担扣索、锚索传力作用的载体；其原理是将拱圈浇注过程中由混凝土及挂蓝等产生的重力，通过扣塔上扣索与安装的锚索将力传递至锚碇，只有扣索与锚索相互产生的合力为零时，扣塔始终保持垂直状态，确保拱桥浇注过程中拱圈保持线性且混凝土不受拉应力的影响，这样可以保证施工安全，由于拱圈浇注过程中扣索拉力会随混凝土重量的增加而增加，塔架会随桥拱圈中心纵向偏移，扣塔偏移过大将影响拱圈标高和应力控制，因此在施工中要时刻监控塔架的偏移情况，以便当偏移超出允许范围时及时采取纠正措施。
传统的测量方法中，一是采用经纬仪进行测量，但需人工操作测量，工作量大且无法实现实时监测；二是采用激光测距仪及其它类似设备测量，但受气候、环境影响很大，如雨雾天、温差变化等对测量精度会产生较大影响。而且，上述的设备都无法实现实时监测和自动报警功能。
发明内容
本发明的目的就是提供一种可实现自动测量、实时监视和自动报警功能，结构简单，成本低，受环境和气候因素影响小的塔架偏移自动测量报警系统及方法。
本发明的解决方案是这样的：
一种塔架偏移自动测量报警系统，在架体铰接滚轮，所述滚轮绕接测距绳总成，所述测距绳总成的一端连接于塔架，另一端连接于下垂的吊锤；在架体设置有测量吊锤垂直位移的位移传感器，所述位移传感器连接到控制中心，所述控制中心包括触摸屏和相关电器元件。用于参数设置、实时显示偏移情况、控制报警装置。
更具体的技术方案还包括：所述滚轮上设有刻度，在滚轮轴上固设有指针，用于测量滚轮转动的弧长。
进一步的：所述架体内固定有保护罩，所述保护罩上部开有孔， 所述测距绳总成从该孔穿过，将吊锤吊在保护罩内。
进一步的：所述测距绳总成包括测距绳、钢丝绳，所述测距绳、钢丝绳通过连接头连接为测距绳总成，其中钢丝绳绕接在滚轮，测距绳连接塔架，钢丝绳连接吊锤。
一种塔架偏移自动测量报警方法，包括步骤：
（１）测量装置设置步骤：在滚轮上绕接测距绳总成，测距绳总成的一端连接塔架，另一端连接下垂的吊锤；
（２）参数设置步骤：测量并通过触摸屏输入测距绳总成从塔端到滚轮的长度即ＡＣ线段的长度Ｌ、测距绳总成从塔端到滚轮的垂直高度即ＯＡ线段长度Ｈ、滚轮到塔架的水平距离即ＯＣ线段的长度R；在触摸屏上设置最大偏移允许值Ｓ max ，
（３）塔架偏移测量步骤：启动监控，位移传感器实时测量吊锤的垂直位移即ＤＥ线段长长度l，并传输到控制中心；
（４）报警方法：控制中心则根据三角函数原理，用公式算出塔架水平偏移S，并与设定于控制中心的最大偏移允许值Ｓmax进行比较，当塔架水平偏移值S≥Ｓmax时，控制中心发出指令，触发报警装置进行报警。
进一步的：在（1）测量装置设置步骤中，还在滚轮上设有刻度，在滚轮轴上固设有指针，用于测量滚轮转动的弧长，并将测量到的弧长与控制中心显示的数值相互校核。
进一步的：在（1）测量装置设置步骤中，吊锤的设置方法是将吊锤放置于封闭的保护罩内，保护罩只保留供测距绳总成穿过的孔，以减小现场环境对测量的影响因素。
本发明的优点是可实现自动测量、实时监视和自动报警功能，结构简单，成本低，受环境和气候因素影响小。
附图说明
图1是本发明的塔架偏移自动测量及报警系统示意图。
图2是图1的侧视图。
图３是塔架偏移分析图
图中附图标记为：1、架体 ２、吊锤 ３、保护罩 ４、报警装置 ５、测距绳 ６、连接头７、滚轮 ８、钢丝绳 ９、位移传感器 １０、触摸屏 １１、控制中心 １２、刻度 1３、指针。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明包括控制柜1、测量装置、报警装置和控制中心。
测量装置包括滚轮7、测距绳5、保护罩3、吊锤2、位移传感器9，测距绳总成包括测距绳5、钢丝绳8，所述测距绳5、钢丝绳8通过连接头6连接为测距绳总成，其中钢丝绳8绕接在滚轮7，测距绳5连接塔架，钢丝绳8连接吊锤2；所述滚轮7通过滚轮托架固设在控制柜1顶部，其中间设有螺旋状凹槽；所述测距绳5采用弹性系数和热胀冷缩系数都很低的材料（如碳纤维索），以保证测量精度，其一端接有一钢丝绳8，所述钢丝绳8绕过所述滚轮7的螺旋状凹槽后穿入保护置3上端的开孔并连接吊锤2；所述保护罩3用于防止风及其它因素对吊锤的影响；所述位移传感器9用于实时测量吊锤2垂直位移值，以便确定塔架偏移值。设置于开在所述保护罩顶板的安装孔上，其通过数据线与控制中心11连接。
所述滚轮7上设有刻度12，在滚轮轴上固设有指针13，可通过测量滚轮转动的弧长确定塔架偏移值。
报警装置4设置于控制柜1上面，通过电缆与控制中心11相接。
控制中心11包括触摸屏和相关电器元件。用于参数设置、实时显示偏移情况、控制报警装置4等。
一种塔架偏移自动测量报警方法，包括步骤：
（1）测量装置设置步骤：在滚轮7上绕接测距绳总成，测距绳总成的一端连接塔架，另一端连接下垂的吊锤2；在滚轮7上设有刻度12，在滚轮轴上固设有指针13，用于测量滚轮7转动的弧长，并将测量到的弧长与控制中心显示的数值相互校核；吊锤2的设置方法是将吊锤放置于封闭的保护罩3内，保护罩3只保留供测距绳总成穿过的孔，以减小现场环境对测量的影响因素；
（２）参数设置步骤：如图３所示，测量并通过触摸屏输入测距绳总成从塔端到滚轮的长度即ＡＣ线段的长度Ｌ、测距绳总成从塔端到滚轮的垂直高度即ＯＡ线段长度Ｈ、滚轮到塔架的水平距离即ＯＣ线段的长度R；在触摸屏上设置最大偏移允许值Ｓ max ；
（3）塔架偏移测量步骤：当塔架产生偏移时，测距绳5在塔架拉力或吊锤2重力的作用下产生的位移，位移传感器9实时测量吊锤2的垂直位移值l，并实时将数值传输至控制中心11；
（2）报警方法：控制中心则根据三角函数原理，计算出塔架水平偏移S，并与设定于控制中心的最大偏移允许值Ｓ max 进行比较，当塔架水平偏移值S≥Ｓ max 时，控制中心发出指令，触发报警装置进行报警。
塔架水平偏移的计算方法为：如图3所示，塔架产生偏移，塔架上测距绳端点Ａ点运动至Ｂ点，ＯＢ线段长度等于ＯＡ线段长度，吊锤2从D移动到E，垂直位移值l，因此ＢＣ线段的长度为Ｌ－l，则：
根据余弦函数公式可计算出:
再根据反余弦函数公式可求出:
由于β＝90°－α，故可求出塔架水平偏移（即ＥＢ线段长度）S为：
Ｓ＝Ｈsinβ＝Ｈsin(90°－α)＝
控制中心根据三角函数原理，用公式算出塔架水平偏移S并实时在触摸屏10上显示，此时，通过所述滚轮7上的刻度变化也读出测距绳5的位移值，可与触摸屏10上显示的数值相互校核。计算机中心实时将Ｓ值与设定于控制中心的最大偏移允许值Ｓmax进行比较，当S≥Ｓmax时，控制中心发出指令，触发报警装置进行报警。
Claims (7)
1.一种塔架偏移自动测量报警系统，其特征在于：在架体（1）铰接滚轮（7），所述滚轮（7）绕接测距绳总成，所述测距绳总成的一端连接于塔架，另一端连接于下垂的吊锤（2）；在架体（1）设置有测量吊锤（2）垂直位移的位移传感器（9），所述位移传感器（9）连接到控制中心（11），所述控制中心（11）包括触摸屏和相关电器元件，用于参数设置、实时显示偏移情况、控制报警装置（4）。
2.根据权利要求1所述的塔架偏移自动测量报警系统，其特征在于：所述滚轮（7）上设有刻度（12），在滚轮轴上固设有指针（13），用于测量滚轮转动的弧长。
3.根据权利要求1所述的塔架偏移自动测量报警系统，其特征在于：所述架体（1）内固定有保护罩（3），所述保护罩（3）上部开有孔，所述测距绳总成从该孔穿过，将吊锤（2）吊在保护罩（3）内。
4.根据权利要求1所述的塔架偏移自动测量报警系统，其特征在于：所述测距绳总成包括测距绳（5）、钢丝绳（8），所述测距绳（5）、钢丝绳（8）通过连接头（6）连接为测距绳总成，其中钢丝绳（8）绕接在滚轮（7），测距绳（5）连接塔架，钢丝绳（8）连接吊锤（2）。
5.一种塔架偏移自动测量报警方法，其特征在于：包括步骤：
测量装置设置步骤：在滚轮上绕接测距绳总成，测距绳总成的一端连接塔架，另一端连接下垂的吊锤；
参数设置步骤：测量并通过触摸屏输入测距绳总成从塔端到滚轮的长度Ｌ、测距绳总成从塔端到滚轮的垂直高度Ｈ、滚轮到塔架的水平距离R；在触摸屏上设置最大偏移允许值Ｓ max ；
塔架偏移测量步骤：启动监控，位移传感器实时测量吊锤的垂直位移l，并传输到控制中心；
报警方法：控制中心则根据三角函数原理，用公式算出塔架水平偏移S，并与设定于控制中心的最大偏移允许值Ｓmax进行比较，当塔架水平偏移值S≥Ｓmax时，控制中心发出指令，触发报警装置进行报警。
6.根据权利要求5所述的塔架偏移自动测量报警方法，其特征在于：在（1）测量装置设置步骤中，还在滚轮上设有刻度，在滚轮轴上固设有指针，用于测量滚轮转动的弧长，并将测量到的弧长与控制中心显示的数值相互校核。
7.根据权利要求5所述的塔架偏移自动测量报警方法，其特征在于：在（1）测量装置设置步骤中，吊锤的设置方法是将吊锤放置于封闭的保护罩内，保护罩只保留供测距绳总成穿过的孔，以减小现场环境对测量的影响因素。
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