CN109914798A - 一种智能混凝土浇置模板安全管理方法 - Google Patents

Abstract

一种智能混凝土浇置模板安全管理方法，属于混凝土施工技术领域。方法应用于云端系统，云端系统接收来自模板安装端感测模组的信号，包括：在混凝土浇置模板安装后，针对模板安装端感测模组信号进行混凝土浇置模板作业的安全性判定：经模板安装端感测模组信号经算法演算后获得结构变化数值；将结构变化数值与云端资料库相对应的安全值比较，若结构变化数值大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业不安全，并发送警告信号；否则判定混凝土浇置模板作业安全，则将云端资料库的安全值更新为当前结构变化数值。本发明可实时获取模板安装端的感测信号，并在云端侧进行混凝土浇置模板作业的安全性判定，能及时告警，便于施工人员做出紧急应变处理。

Description

一种智能混凝土浇置模板安全管理方法

技术领域

本发明涉及混凝土施工技术领域，尤其涉及一种智能混凝土浇置模板安全管理方法。

背景技术

目前，模板及支撑主要结构由工程师或土木工程师等专业人员进行结构设计，并绘制施工图，之后交由工程团队进行安装设置，而监督者于安装过程进行现场监督，但是由于工程施工作业环境与程序多变，将因为人员拆装或气候因素导致模板与支撑出现非预期的移位、变形、倾倒等情况。此外，对于混凝土浇置作业途中也无法透过结构原理预先了解模板及支撑承受程度，故仍经常发生混凝土浇置过程倒塌、崩塌等导致施工人员严重伤亡情况。

发明专利申请CN108956297A公开了一种测量不同约束度下混凝土强度损伤历程的方法与装备，并具体公开了方法：步骤1，在模板系统中预置预埋件和测杆，并在相应处预置温度传感器；步骤2，在模板系统的试件容置空间中浇筑混凝土，制成混凝土试件，让所述试件的一端与所述固定板固为一体，另一端与所述活动板固为一体；步骤3：在试件固定成型后，在试件的表面上设置声发射探头；步骤4：浇注的同时按照试验要求启动温度控制系统，对试件提供设定的温度或温度变化过程，构成设定的试验环境，并开始根据试验要求设定的约束度按照位移传感器的数据启动电机，对试件实施不同的约束度，采集荷载、应力和裂纹在内的至少一项信息，据此分析试件的强度损伤历程。该发明专利仅针对混凝土强度进行检测判定，并未针对混凝土浇置模板的结构应力、应变、倾斜等考量。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种智能混凝土浇置模板安全管理方法，可实时获取模板安装端的感测信号，并在云端侧进行混凝土浇置模板作业的安全性判定，能及时告警，便于施工人员做出紧急应变处理。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

本发明一种应用于云端系统，云端系统接收来自模板安装端感测模组的信号，包括：

在混凝土浇置模板安装后，针对模板安装端感测模组信号进行混凝土浇置模板作业的安全性判定：

经模板安装端感测模组信号经算法演算后获得结构变化数值；

将结构变化数值与云端资料库相对应的安全值比较，若所述结构变化数值大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业不安全，并发送警告信号；若所述结构变化数值不大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业安全，则将云端资料库的安全值更新为当前结构变化数值。

作为优选，所述云端资料库存储有基于建筑施工法规、构件尺寸、载重、节点力学值形成的混凝土浇置模板结构不发生移位或变形或倾倒情况的安全值。

作为优选，在进行混凝土浇置模板作业的安全性判定前，建立云端资料库。

作为优选，在进行混凝土浇置模板作业的安全性判定前，根据云端资料库核准模板和支撑结构强度。

作为优选，所述混凝土浇置模板作业的安全性判定通过三角函数闭合模型算法实现：

根据模板安装端感测模组信号发射位置获取模板安装端感测模组的空间位置，

利用三角函数闭合模型算法演算感测模组的结构变化数值；

将结构变化数值与云端资料库相对应的安全值比较，若所述结构变化数值大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业不安全，并发送警告信号；若所述结构变化数值不大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业安全，则将云端资料库的安全值更新为当前结构变化数值。

作为优选，所述感测模组有多个，包括设于外背撑材、隔件、平面模板、垂直模板、地面支撑座、梁模托架及垂直支撑、模板贯材、横向系材、栓固五金连结器的感测模组。

作为优选，所述感测模组包括GPS、应力计、应变计、沉陷计、倾斜计、重量计。

作为优选，所述感测模组通过Zigbee或Wireless HART或ISA100.11a或 Wi-Fi或Bluetooth发送信号给云端系统。

作为优选，判定混凝土浇置模板作业不安全时，将警告信号通过智能端APP或现场显示屏或移动端短信或现场广播或现场警报器或现场警示灯发送。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种智能混凝土浇置模板安全管理方法，利用各种结构，定位及感测模组，实时获取感测信号，送达云端系统进行符合性演算。将可获得的连续结构变化数值与安全性值比较，即将结构变化值与安全值比较，比较判断成果作为混凝土浇置模板安全管理判定用，可有效防止混凝土浇置模板施工移位、变形、倾倒之人员伤亡情况发生，让所有施工人员安心工作，达成高品质快速的营建施工作业。

附图说明

图1为本发明一种智能混凝土浇置模板安全管理方法的流程图；

图2为安装感测模组的混凝土模板及支撑结构的结构示意图；

图3为基于三角函数闭合模型算法构建的运算架构；

图4为采用三角函数闭合模型运算的计算示例原理图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明智能混凝土浇置管理通过设置于模板安装端的各个感测模组和云端系统实现。所述感测模组可通过Zigbee或Wireless HART或ISA100.11a或 Wi-Fi或Bluetooth发送信号给云端系统，由云端系统实时监测、演算、判定混凝土模板浇置进程中存在的问题。

图1示出了一种智能混凝土浇置模板安全管理方法，包括：

在混凝土浇置模板安装后，针对模板安装端感测模组信号进行混凝土浇置模板作业的安全性判定：

经模板安装端感测模组信号经算法演算后获得结构变化数值；

将结构变化数值与云端资料库相对应的安全值比较，若所述结构变化数值大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业不安全，并发送警告信号；若所述结构变化数值不大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业安全，则将云端资料库的安全值更新为当前结构变化数值。

其中，所述云端资料库存储有基于建筑施工法规、构件尺寸、载重、节点力学值形成的混凝土浇置模板结构不发生移位或变形或倾倒情况的安全值。所述云端资料库可预先设定，通过在云端系统端输入所需遵循的法规、构件尺寸、载重、节点力学值，形成相关结构安全值。为此，方法还包括：在进行混凝土浇置模板作业的安全性判定前，建立云端资料库。

由于模板浇置一般从立柱侧开始，之后向内侧逐渐浇置。为此，方法还包括：在进行混凝土浇置模板作业的安全性判定前，根据云端资料库核准模板和支撑结构强度。模板构建过程中，形成各支撑结构，需要核准强度后，方能启动感测模组。

图2示出了设置感测模块的混凝土模板及支撑结构的结构示意图。图中可见，需要用到隔件、梁模的外背撑材、楼板模板的板模、楼板模板的隔栅、楼板模板的贯材、墙模的内背撑材、墙模的外背撑材、柱模的板模、梁模的托梁、支撑、栓固用五金模板连结器。根据所需模板及结构需要，设置多个感测模组，包括设于隔件、梁模的外背撑材、楼板模板的板模、楼板模板的隔栅、楼板模板的贯材、墙模的内背撑材、墙模的外背撑材、柱模的板模、梁模的托梁、支撑、栓固用五金模板连结器的感测模组。所述感测模块可以各自发送信号给云端系统，也可以将其中一个感测模块作为主传送模块，主要由其传送信号给云端系统。

具体地，设于所述隔件的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计。所述隔件的GPS用于检测隔件的空间位置。所述隔件的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测隔件的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

设于所述平面模板的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计。所述平面模板的GPS用于检测平面模板的空间位置。所述平面模板的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测平面模板的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

设于所述垂直模板的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计。所述垂直模板的GPS用于检测垂直模板的空间位置。所述垂直模板的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测垂直模板的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

设于所述梁模托架及垂直支撑的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计、重量计。所述梁模托架及垂直支撑的GPS用于检测梁模托架及垂直支撑的空间位置。所述梁模托架及垂直支撑的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计、重量计分别用于检测梁模托架及垂直支撑的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移、重量等情况。

设于所述地面支撑座的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计、重量计。所述地面支撑座的GPS用于检测地面支撑座的空间位置。所述地面支撑座的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测地面支撑座的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

设于所述外背撑材的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计。所述外背撑材的GPS用于检测外背撑材的空间位置。所述外背撑材的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测外背撑材的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

设于所述模板贯材的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计。所述模板贯材的GPS用于检测模板贯材的空间位置。所述模板贯材的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测模板贯材的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

设于所述横向系材的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计。所述横向系材的GPS用于检测横向系材的空间位置。所述横向系材的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测横向系材的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

设于栓固五金连结器的感测模组包括GPS、压力计、应变计、沉陷计、倾斜计。所述栓固五金连结器的GPS用于检测栓固五金连结器的空间位置。所述栓固五金连结器的压力计、应变计、沉陷计、倾斜计分别用于检测栓固五金连结器的压力、应变力、沉陷位移、倾斜位移等情况。

图2以黑色原点标注了各感测模块设置的空间位置。云端系统受到感测模块信号后，混凝土浇置模板作业的安全性判定通过算法实现，如通过三角函数闭合模型或模糊或基因或退火或遗传或粒子群或蚁群算法说进行演算判定。下文以三角函数闭合模型为例，进行说明。

所述混凝土浇置模板作业的安全性判定通过三角函数闭合模型实现：

根据模板安装端感测模组信号发射位置获取模板安装端感测模组的空间位置，利用三角函数闭合模型算法演算感测模组的结构变化数值；

将结构变化数值与云端资料库相对应的安全值比较，若所述结构变化数值大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业不安全，否则，安全。

图3示出了基于三角函数闭合模型算法构建的运算架构。图中d表示为两个感测模块端距离，θ为夹角。以外背撑材、隔件、平面模板构建的三角形为例。外背撑材与隔件之间距离为d。外背撑材与隔件连线，以及隔件与平面模板连线，两者连线之间夹角为θ。值得注意的是，图中表示的d和θ并不相同，仅为构建运算架构所作的标识，实质上不是每个d相同，每个θ相同。且图中未表示夹角、距离部分，事实上也需要知道夹角、距离参数。图4仅做架构示意说明。

参加图4，设面积为S，则面积计算公式如图中所示。其中，ABCD各点代表各设备点,亦可为设备之各元件位置点, 当各设备或元件不正常位移时，面积S将发生变化，而此不正常位移就是过大压力或形变或倾斜造成，所以本系统可以直接以前述压力值、形变值及倾斜值进行比对判断，也可以根据角度θ及距离d（如图中表示的a，b，c，d边长）持续变动作为判断依据，也可以是前述各单一测量值与演算后之值进行综合比对的判断结构。若针对潜盾机检测，A、B、C、D代表外背撑材、隔件、平面模板、垂直模板，感测模块对应设于这四处。正常情况下，外背撑材、隔件、平面模板、垂直模板处于特定位置，当有损坏或遭到拆除时，可运用面积计算方式获得不正常信号判断依据。

云端系统预存有用于获取各结构变化值的运算边程，根据检测结构不同，运算边程不同。以下述示例进行说明。

由楼面传来的荷载： 由于单向板方案中板较为狭长，故可偏于安全的认为楼面荷载均沿短向传递到次梁 上， 故传递到单位长度次梁上的荷载为：

楼盖：g=2.7×2=5.4 kN/m，q=2.5×2=5.0 kN/m，次梁仅位于（a）种荷载作用，即教室、办公室、会议室的楼面上；

屋盖：g=5.64×2=11.28 kN/m，q=0.5×2=1.0 kN/m；

次梁自重： 25×(0.5-0.08)×0.2=0.825 kN/m；

粉底（含喷涂料）：0.1×[0.2+2×(0.5-0.08)]=0.064 KN/m。

故总荷载： 楼盖：g=6.289kN/m；q=5.0 kN/m； 屋盖：g=12.169 kN/m；q=1.0 kN/m。

故折算荷载为： 楼盖： g’=g+0.25q=7.539kN/m，q’=0.75q=3.75 kN/m； 屋盖：g’=g+0.25q=12.419 kN/m，q’=0.75q=0.75 kN/m。

若以屋盖荷重为例, 当面积为100平方米时，总载荷为120kN/m, 若选用垂直支撑为1KN/m, 则共需要大于120，配合屋盖面积均匀分配设置距离，此设置距离为固定位置，所以每处荷重为1 KN/m, 当压力感测器测得各处超过1 KN/m以上,则云端判定不符合, 立即示警, 当每处垂直支撑位移, 则总面积位置改变, 云端判定不符和, 立即示警, 若当垂直支撑倾斜时, 云端判定不符合, 立即示警。

在判定不安全时，将警告信号通过智能端APP或现场显示屏或移动端短信或现场广播或现场警报器或现场警示灯发送。这样现场监督人员能实时查看，及时采取救援、排除险情等紧急应变处理措施。如发生异常快速移动等情况时，云端系统可立即，约1秒~10000秒，透过前述方法通知有关作业人员进行结构补正或紧急处置与应变。在设置感测模组时，可在每0.5-10000m²范围内做一个系统中进行安全管理。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (9)

1.一种智能混凝土浇置模板安全管理方法，应用于云端系统，云端系统接收来自模板安装端感测模组的信号，其特征在于，包括：

在混凝土浇置模板安装后，针对模板安装端感测模组信号进行混凝土浇置模板作业的安全性判定：

经模板安装端感测模组信号经算法演算后获得结构变化数值；

将结构变化数值与云端资料库相对应的安全值比较，若所述结构变化数值大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业不安全，并发送警告信号；若所述结构变化数值不大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业安全，则将云端资料库的安全值更新为当前结构变化数值。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，所述云端资料库存储有基于建筑施工法规、构件尺寸、载重、节点力学值形成的混凝土浇置模板结构不发生移位或变形或倾倒情况的安全值。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，在进行混凝土浇置模板作业的安全性判定前，建立云端资料库。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，在进行混凝土浇置模板作业的安全性判定前，根据云端资料库核准模板和支撑结构强度。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，所述混凝土浇置模板作业的安全性判定通过三角函数闭合模型算法实现：

根据模板安装端感测模组信号发射位置获取模板安装端感测模组的空间位置，

利用三角函数闭合模型算法演算感测模组的结构变化数值；

将结构变化数值与云端资料库相对应的安全值比较，若所述结构变化数值大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业不安全，并发送警告信号；若所述结构变化数值不大于所述安全值时，则判定混凝土浇置模板作业安全，则将云端资料库的安全值更新为当前结构变化数值。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，所述感测模组有多个，包括设于外背撑材、隔件、平面模板、垂直模板、地面支撑座、梁模托架及垂直支撑、模板贯材、横向系材、栓固五金连结器的感测模组。

7.根据权利要求6所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，

所述感测模组包括GPS、应力计、应变计、沉陷计、倾斜计、重量计。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，所述感测模组通过Zigbee或Wireless HART或ISA100.11a或 Wi-Fi或Bluetooth发送信号给云端系统。

9.根据权利要求1所述的一种混凝土浇置模板安全管理方法，其特征在于，判定混凝土浇置模板作业不安全时，将警告信号通过智能端APP或现场显示屏或移动端短信或现场广播或现场警报器或现场警示灯发送。