CN110361052B - 一种施工安全监控预警方法及系统 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种施工安全监控预警方法及系统，获取主受力杆件的实时状态数据，所述实时状态数据包括应力数据、应变数据、倾斜数据和沉降数据中的至少一种；将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较；当实时状态数据偏离属性数据时，向终端发送安全预警提示信息。所述将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较时，包括：预设属性数据的偏离值；计算实时状态数据偏离主受力杆件属性数据的实时偏离值；当存在至少一个实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，向终端发送安全预警提示信息。

Description

一种施工安全监控预警方法及系统
技术领域
本发明涉及施工安全技术领域，尤其涉及一种施工安全监控预警方法及系统。
背景技术
随着城市交通的快速发展，桥梁工程建设项目在各阶段存在着大量未知因素以及动态变化的属性，这增加了桥梁施工安全管理的复杂性与难度。同时，近年来的桥梁工程建设项目都朝着“更高、更大、更复杂”的趋势发展，这类项目在工程施工过程中存在大工程量、复杂工艺、信息效率差等特性，这给工程施工带来了很多的潜在不安全因素，极易导致安全事故。
当前，在桥梁工程建设项目中，由于具有技术含量高、设备投入少、施工方便、施工过程中挂篮和模板可重复使用、无需大型吊机、不影响桥下正常交通等优点，挂篮施工已成为修建大中跨径桥梁的一种极为有效的施工手段。挂篮施工为高空行为，具有作业面小、施工工序多、工艺复杂等特点，挂篮施工的施工安全性受很多因素影响，工程风险较大，因此，实现对挂篮结构的安全监控显得尤为重要。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种施工安全监控预警方法及系统，能够获取并处理对挂篮结构中的主受力杆件所处的状态，实现了对挂篮结构的有效监控，避免出现安全事故，提高了挂篮结构的施工安全性。
本发明提出的一种施工安全监控预警方法，包括：
获取主受力杆件的实时状态数据，所述实时状态数据包括应力数据、应变数据、倾斜数据和沉降数据中的至少一种；
将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较；
当实时状态数据偏离属性数据时，发送安全预警提示信息。
进一步地，所述将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较时，包括：
预设属性数据的偏离值；
计算实时状态数据偏离主受力杆件属性数据的实时偏离值；
当存在至少一个实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，向终端发送安全预警提示信息。
进一步地，所述实时状态数据为应力数据或应变数据时，通过以下公式得到计算应力偏离值ΔI或应变偏离值ΔE：
ΔE＝Ei-E0
ΔI＝Ii-I0
Ei＝G×B×(R1-R0)
Vi＝TM×(K×(R1-R0)+B×(T1-T0))+V0
Figure GDA0003392806850000021
其中，TM为振弦采集仪的实时弹性模量，K为振弦采集仪的补偿系数，B为钢弦的膨胀系数，T0为初始温度值，T1为实测温度值，R0为振弦采集仪的初始频率模数、R1为振弦采集仪的当前频率模数，Vi(i＝1，2....n)为实时状态数据，V0为钢结构自身的载荷值，E0为应变属性数据，Ei(i＝1，2....n)为实时应变数据，I0为应力属性数据，Ii(i＝1，2....n)为实时应力数据，G为振弦采集仪的标准系数。
进一步地，所述实时状态数据为沉降数据时，通过以下公式计算沉降数据对应的沉降偏离值ΔL；
ΔL＝λ×G×(R3-R2)；
其中：G为沉降仪的标定系数，λ为沉降仪中液体配比系数，R3为沉降仪的当前频率模数，R2为沉降仪的初始频率模数。
所述实时状态数据为倾斜数据时，通过以下公式计算倾斜数据对应的倾斜偏离值θx和θy：
Figure GDA0003392806850000031
Figure GDA0003392806850000032
其中，θx为X轴的倾斜偏离值，θy为Y轴的倾斜偏离值，α1是倾斜后X轴和初始X轴夹角的弧度值，β1是倾斜后Y轴和初始Y轴夹角的弧度值，Ax是重力加速度传感器在倾斜后X轴分量上的加速度值，Ay是重力加速度传感器在倾斜后Y轴分量上的加速度值，Az是重力加速度传感器在倾斜后Z轴分量上的加速度值。
进一步地，在所述向终端发送安全预警提示信息时，查询预先存储的负责主受力杆件安全的相关人员，向所述相关人员发送预警提示信息。
一种施工安全监控预警系统，包括数据获取模块、比较模块和预警模块；
数据获取模块用于获取主受力杆件的实时状态数据；
比较模块用于将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较，当实时状态数据偏离属性数据时，进入预警模块；
预警模块用于向终端发送安全预警提示信息。
进一步地，比较模块包括属性预设单元和计算偏移量单；
属性预设单元用于预设属性数据的偏离值；
计算偏移量单元用于计算实时状态数据偏离主受力杆件属性数据的实时偏离值，当存在至少一个实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，进入预警模块；
一种计算机可读储存介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
获取主受力杆件的实时状态数据，所述实时状态数据包括应力数据、应变数据和倾斜数据中的至少一种；
将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较；
当实时状态数据偏离属性数据时，向终端发送安全预警提示信息
本发明提供的一种施工安全监控预警方法及系统的优点在于：本发明结构中提供的一种施工安全监控预警方法及系统，能够根据采集到的实时状态数据对挂篮结构的状态进行比较分析，当实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，该挂篮结构中的主受力杆件处于异常状态或不安全状态，及时向相关人员发出预警提示，实现了对挂篮结构的有效监控避免出现安全事故，提高了挂篮结构的施工安全性；通过公式将实时状态数据转化为对应的实时偏离值，通过偏差值比较，能更好的实现对挂篮结构的安全监控；在实时向相关人员发送预警提示信息的同时，向当前施工场景中的安全预警装置发出安全预警信号；一方面提高施工场景中人员的安全准备，另一方面便于施工场景中人员协助相关人员做好安全防护工作。
附图说明
图1为本发明一种施工安全监控预警方法的步骤流程图；
图2为本发明一种施工安全监控预警系统的流程图；
图3为主受力杆件各时间节点的应变数据组成的应变曲线；
图4为一实施例的观测成果表的示意图；
其中，1-数据获取模块，2-比较模块，3-预警模块，21-属性预设单元，22-计算偏移量单元。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明,在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参照图1，本发明提出的一种施工安全监控预警方法及系统，包括：
S1：获取主受力杆件的实时状态数据，所述实时状态数据包括应力数据、应变数据、倾斜数据和沉降数据中的至少一种；
在挂篮结构中的主受力杆件上设置电子元件，例如传感器，实时采集主受力杆件的实时状态数据。
S2：将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较，步骤S002执行以下S21至S23过程：
S21：预设属性数据的偏离值；
S22：计算实时状态数据偏离主受力杆件属性数据的实时偏离值；所述实时状态数据为应力数据时，应力数据对应的实时偏离值为应力偏离值，主受力杆件属性数据对应的是应力属性数据；所述实时状态数据为应变数据时，应变数据对应的实时偏离值为应变偏离值，主受力杆件属性数据对应的是应变属性数据；所述实时状态数据为倾斜数据时，倾斜数据对应的实时偏离值为倾斜偏离值，主受力杆件属性数据对应的是倾斜属性数据；所述实时状态数据为沉降数据时，沉降数据对应的实时偏离值为沉降偏离值，主受力杆件属性数据对应的是沉降属性数据。
S23：当存在至少一个实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，向终端发送安全预警提示信息。
S3：当实时状态数据偏离属性数据时，向终端发送安全预警提示信息。
通过S1至S3可知，在主受力杆件上设置电子元件，基于电子元件对主受力杆件的实时感应，获取主受力杆件的实时状态数据，通过对实时状态数据的偏离值比较，得到该主受力杆件的运行时的安全状况，当实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，该挂篮结构中的主受力杆件处于异常状态或不安全状态，此时要对挂篮结构进行安全检修和核算，避免出现安全事故，提高了挂篮结构的施工安全性。
所述实时状态数据为应力数据或应变数据时，通过以下公式得到计算应力偏离值ΔI或应变偏离值ΔE：
ΔE＝Ei-E0
ΔI＝Ii-I0
Ei＝G1×B×(R1-R0)
Vi＝TM×(K×(R1-R0)+B×(T1-T0))+V0
Figure GDA0003392806850000061
其中，TM为振弦采集仪的实时弹性模量，K为振弦采集仪的补偿系数，一般取值在0.9-1.1之间，B为钢弦的膨胀系数，一般取值8-15με/℃之间，优选为12.2με/℃，T0为初始温度值，T1为实测温度值，R0为振弦采集仪的初始频率模数、R1为振弦采集仪的当前频率模数，Vi(i＝1，2....n)为实时状态数据，V0为钢结构自身的载荷值，E0为应变属性数据，Ei(i＝1，2....n)为实时应变数据，I0为应力属性数据，Ii(i＝1，2....n)为实时应力数据，G1为振弦采集仪的标准系数。
以上计算应力偏离值ΔI或应变偏离值ΔE的公式中，利用振弦采集仪的标准系数、平均修正系数、当前频率模数、初始频率模数计算得到实时应变数据，进而得到应变偏离值ΔE，根据实时状态数据得到振弦采集仪的当前弹性模量TM，根据弹性模量与应力应变的关系，可以直接得出实时应力数据，进而得到计算应力偏离值ΔI。根据应变数据，得到如图3所示的各个时间点的应变数据，根据该应变数据关系图可以直观得到主受力杆件的历史受力状态，也可以基于及时受力状态预测未来主受力杆件的受力状态。
所述实时状态数据为沉降数据时，计算沉降数据对应的沉降偏离值ΔL，
ΔL＝λ×G2×(R3-R2)；
其中：G2为沉降仪的标定系数，λ为沉降仪中液体配比系数，R3为沉降仪的当前频率模数，R2为沉降仪的初始频率模数。
应理解，G和λ均为沉降仪自身的属性值，沉降仪确定后，G和λ则通过该沉降仪直接得到。
所述实时状态数据为倾斜数据时，通过以下公式计算倾斜数据对应的倾斜偏离值θx和θy：
Figure GDA0003392806850000071
Figure GDA0003392806850000072
其中，squr(·)为计算平方根的函数，θx为X轴的倾斜偏离值，θy为Y轴的倾斜偏离值，α1是倾斜后X轴和初始X轴夹角的弧度值，β1是倾斜后Y轴和初始Y轴夹角的弧度值，Ax是重力加速度传感器在倾斜后X轴分量上的加速度值，Ay是重力加速度传感器在倾斜后Y轴分量上的加速度值，Az是重力加速度传感器在倾斜后Z轴分量上的加速度值。
应理解的是，对于倾斜偏离值θx和θy的计算公式中，初始X轴和初始Y轴均为主受力杆件初始测量的坐标设定，倾斜后X轴和倾斜后Y轴均为主受力杆件当前测量的坐标设定，倾斜后的坐标设定相比较初始时坐标设定的弧度偏差值即为α1和β1。
如图4所示，获取相应的参量数据，通过以上公式，可以分别得出实时状态数据对应的实时偏离值，当以上实时偏离值中的一个或多个偏离预设的属性数据的偏离值时，则对挂篮结构相应位置的主受力杆件进行安全检修和核算，多方位检测挂篮结构的安全指标，确保施工过程中的安全性。
具体地，在所述向终端发送安全预警提示信息时，可以随时查询预先存储的负责主受力杆件安全的相关人员，向所述相关人员发送预警提示信息，实现相关人员在主受力杆件不能正常安全运行时，能及时被通知，并进行处理。
应理解地，相关人员的联系方式包括邮件、手机、座机、即时通讯账号等，当检测到的安全指标异常时，通过联系方式中的一种或多种向相关人员发送预警提示信息，以提示相关人员及时做好安全预警防护工作；当以上联系方式均未联系到相关人员，应及时联系与之相关的其他人员，确保该预警提示信息通知到位，并能及时做好安全预警防护工作。
更具体地，在实时向相关人员发送预警提示信息时，向当前施工场景中的安全预警装置发出安全预警信号。安全预警信号可以为声光预警信号，该声光预警信号可以包括声音预警信号和/或光预警信号，本发明实施例不做限定；施工场景中未收到预警提示信息的人员通过安全预警装置发出的安全预警信号，一方面提高施工场景中人员的安全准备，另一方面便于施工场景中人员协助相关人员做好安全防护工作。
一种施工安全监控预警系统，包括数据获取模块1、比较模块2和预警模块3；比较模块2包括属性预设单元21和计算偏移量单元22。
数据获取模块1用于获取主受力杆件的实时状态数据；
比较模块2用于将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较，当实时状态数据偏离属性数据时，进入预警模块3；
预警模块3用于向终端发送安全预警提示信息。
属性预设单元21用于预设属性数据的偏离值；
计算偏移量单元22用于计算实时状态数据偏离主受力杆件属性数据的实时偏离值，当存在至少一个实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，进入预警模块3；
一种计算机可读储存介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
获取主受力杆件的实时状态数据，所述实时状态数据包括应力数据、应变数据和倾斜数据中的至少一种；
将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较；
当实时状态数据偏离属性数据时，向终端发送安全预警提示信息。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种施工安全监控预警方法，其特征在于，包括：
获取主受力杆件的实时状态数据，所述实时状态数据包括应力数据、应变数据和沉降数据中的至少一种；
将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较；
当实时状态数据偏离属性数据时，发送安全预警提示信息；
所述将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较时，包括：
预设属性数据的偏离值；
计算实时状态数据偏离主受力杆件属性数据的实时偏离值；
当存在至少一个实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，向终端发送安全预警提示信息；
所述实时状态数据为应力数据或应变数据时，通过以下公式得到计算应力偏离值ΔI或应变偏离值ΔE：
ΔE＝Ei-E0
ΔI＝Ii-I0
Ei＝G×B×(R1-R0)
Vi＝TM×(K×(R1-R0)+B×(T1-T0))+V0
Figure FDA0003493926790000011
其中，TM为振弦采集仪的实时弹性模量，K为振弦采集仪的补偿系数，B为钢弦的膨胀系数，T0为初始温度值，T1为实测温度值，R0为振弦采集仪的初始频率模数、R1为振弦采集仪的当前频率模数，Vi为实时状态数据，i＝1，2....n，V0为钢结构自身的载荷值，E0为应变属性数据，Ei为实时应变数据，i＝1，2....n，I0为应力属性数据，Ii为实时应力数据，i＝1，2....n，G为振弦采集仪的标准系数；
所述实时状态数据为沉降数据时，通过以下公式计算沉降数据对应的沉降偏离值ΔL；
ΔL＝λ×G×(R3-R2)；
其中：G为沉降仪的标定系数，λ为沉降仪中液体配比系数，R3为沉降仪的当前频率模数，R2为沉降仪的初始频率模数。
2.根据权利要求1所述的施工安全监控预警方法，其特征在于，所述实时状态数据为倾斜数据时，通过以下公式计算倾斜数据对应的倾斜偏离值θx和θy：
Figure FDA0003493926790000021
Figure FDA0003493926790000022
其中，θx为X轴的倾斜偏离值，θy为Y轴的倾斜偏离值，α1是倾斜后X轴和初始X轴夹角的弧度值，β1是倾斜后Y轴和初始Y轴夹角的弧度值，Ax是重力加速度传感器在倾斜后X轴分量上的加速度值，Ay是重力加速度传感器在倾斜后Y轴分量上的加速度值，Az是重力加速度传感器在倾斜后Z轴分量上的加速度值。
3.根据权利要求1所述的施工安全监控预警方法，其特征在于，在所述向终端发送安全预警提示信息时，查询预先存储的负责主受力杆件安全的相关人员，向所述相关人员发送预警提示信息。
4.一种施工安全监控预警系统，其特征在于，包括数据获取模块(1)、比较模块(2)和预警模块(3)，比较模块(2)包括属性预设单元(21)和计算偏移量单元(22)；
数据获取模块(1)用于获取主受力杆件的实时状态数据，所述实时状态数据包括应力数据、应变数据和沉降数据中的至少一种；
比较模块(2)用于将实时状态数据与预先设置的主受力杆件属性数据进行比较，当实时状态数据偏离属性数据时，进入预警模块(3)；
预警模块(3)用于向终端发送安全预警提示信息；
属性预设单元(21)用于预设属性数据的偏离值；
计算偏移量单元(22)用于计算实时状态数据偏离主受力杆件属性数据的实时偏离值，当存在至少一个实时偏离值偏离属性数据的偏离值时，进入预警模块(3)；
所述实时状态数据为应力数据或应变数据时，通过以下公式得到计算应力偏离值ΔI或应变偏离值ΔE：
ΔE＝Ei-E0
ΔI＝Ii-I0
Ei＝G×B×(R1-R0)
Vi＝TM×(K×(R1-R0)+B×(T1-T0))+V0
Figure FDA0003493926790000031
其中，TM为振弦采集仪的实时弹性模量，K为振弦采集仪的补偿系数，B为钢弦的膨胀系数，T0为初始温度值，T1为实测温度值，R0为振弦采集仪的初始频率模数、R1为振弦采集仪的当前频率模数，Vi为实时状态数据，i＝1，2....n，V0为钢结构自身的载荷值，E0为应变属性数据，Ei为实时应变数据，i＝1，2....n，I0为应力属性数据，Ii为实时应力数据，i＝1，2....n，G为振弦采集仪的标准系数；
所述实时状态数据为沉降数据时，通过以下公式计算沉降数据对应的沉降偏离值ΔL；
ΔL＝λ×G×(R3-R2)；
其中：G为沉降仪的标定系数，λ为沉降仪中液体配比系数，R3为沉降仪的当前频率模数，R2为沉降仪的初始频率模数。
5.一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如权利要求1-3任一所述的施工安全监控预警方法。
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