CN112153673A - 动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法 - Google Patents

动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法，安装于钢平台部分结构上的振动速度监测模块检测振动数据以及竖向位移、构件应力检测信号，通过整体钢平台上的5G基站，传输出到位于地面的5G基站，统一被数据接收站接收后送数据处理PC进行振型、各阶频率以及传递函数分析，对动力特性监测实现故障预判。整体钢平台出现受力缺陷可通过实时数据和过程数据的分析，准确迅速获取，并可实现监测的迅速反应，在未发生事故，存在安全隐患时可及时处理；数据处理PC对振动信号的分析用于对钢平台施工系统的整体受力特性进行估计，解决了布置在局部的应力‑应变传感器收集的应力信息不能快速反映安全隐患的问题。

Description

动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法
技术领域
本申请涉及建造安全领域，尤其是涉及一种动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法。
背景技术
目前，针对整体钢平台施工的安全监测，主要有施工平台的水平度、支撑系统筒架的垂直度、牛腿位移、牛腿应力和爬升系统的立柱垂直度等项目和指标，这些监测可以对施工平台、支撑和爬升系统的安全性和可靠性进行评估。高层建筑施工中采用的整体钢平台体系具有重量大、支撑条件变化多等特性，并且存在施工工况和爬升工况的交替变化，因此，其结构性状具有非唯一性和不确定性的特点，为保证安全施工应对其整体结构安全性进行实时评判。但目前缺乏针对整个钢平台施工系统的动力特性的监测手段，已研发的整体爬升平台安全监测系统存在以下局限性:
1）目前针对整体钢平台体系的安全监测指标多是针对局部构件，如支撑系统牛腿的压力、位移和伸缩以及爬升系统立柱的垂直度等，对钢平台的整体控制主要依靠架体水平度来保证，由于体系超静定，因此仅依靠平台水平度和立柱垂直度无法确定其结构性状。
2）现有的安全监测系统在从爬升平台传输数据至监控中心时采用的传统无线数据网络，满足采样频率小于1Hz的监测系统数据量传输需求，但对于采用频率超过50Hz的振动数据，由于数据量过大，传统无线网络实现稳定的实时传输有一定困难。
现有的安全监测中采用视频监控和人工查看的方式控制钢平台同步爬升，需要监测人员持续监测，效率不高。
发明内容
为了提高整体钢平台施工的安全性，本申请提供动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法。
本申请提供的动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法采用如下的技术方案：
1）建立动力特性监测基础上的超高层钢平台建造施工现场全覆盖无线5G网络：在超高层建造基层时在建造楼层地面上安装第一5G基站，将第二5G基站布置在靠近第一5G基站一边的整体钢平台施工系统上，第二5G基站通过专用的小平台进行固定安装，当上下的第一5G基站和第二5G基站构成的5G网络不足以覆盖整个超高层建造层时，在两个5G基站中间增加第三5G基站；
2）建立动力特性监测基础上的超高层钢平台装备安全监测系统：在楼层基层中心设置第一振动速度监测模块输出信号通过第一5G基站传输，被建造基层的数据接收站接收；在已建建筑最高平台中心设置第二振动速度监测模块，在整体钢平台施工系统的最高平台中心设置第三振动速度监测模块，整体钢平台施工系统中检测系统检测钢平台施工系统中施工建造信号，整体钢平台施工系统中检测系统和第二、三振动速度监测模块通过无线方式将检测数据送数据采集板，数据采集板对数据进行处理后通过光纤直接连接第二5G基站，通过5G网络外传，被建造基层的数据接收站实时接收，数据接收站将实时采集现场数据送建造基层的数据处理PC分析；
3）超高层钢平台装备安全监测方法：随着超高层一层层向上建造，将已建楼层和钢平台施工系统实时看作是两独立的自由度振动体系，分别通过已建楼层上的第二振动速度监测模块与整体钢平台施工系统上第三振动速度监测模块对其振动速度进行检测，数据处理PC对采集信号进行实时处理分析，识别出平台的振型和各阶频率，并计算第二振动速度监测模块、第三振动速度监测模块与楼层基层第一振动速度监测模块收集的振动信号间的传递函数，处理结果送至远程管理终端；如果分析的振型、各阶频率以及传递函数在短时间内发生的变化超过了预设阈值，说明钢平台施工系统的结构受力特性发生了改变，数据处理PC将预警信号发送给移动终端和整体钢平台施工系统上的报警器，提醒监测人员及时暂停作业，对平台进行安全性检查，实现动力特性监测。
通过采用上述技术方案，超高层钢平台出现受力缺陷可通过实时数据和过程数据的分析，准确迅速获取，并可实现监测的迅速反应，在未发生事故，存在安全隐患时可及时处理。
优选的：所述步骤2）中还包括最高层风速检测模块，最高层风速检测模块采集在建最高层风速信号，此信号作为外界振动干扰信号，通过5G网络传输，被数据接收站实时接收后送数据处理PC进行分析。
通过采用上述技术方案，可提高两独立的自由度振动体系振型和各阶频率识别精度。
综上所述，本申请动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法包括以下至少一种有益技术效果：
（1）整体钢平台的振动数据是实时采集，通过系统计算得到的振型、频率和传递函数实现实时更新，平台出现受力缺陷可通过实时数据和过程数据的分析，准确迅速获取，并可实现监测的迅速反应，在未发生事故，存在安全隐患时可及时处理；
（2）中央处理器对振动信号的分析用于对钢平台施工系统的整体受力特性进行估计，解决了布置在局部的应力-应变传感器收集的应力信息不能快速反映安全隐患的问题。
附图说明
图1为本实施例动力特性监测基础上的超高层钢平台建造施工监控系统示意图；
图2为本实施例钢平台施工监控示意图；
图3为本实施例钢平台施工监测系统框图。
附图标记：1、5G基站；2、5G基站；3、5G基站；4、数据接收站；5、数据处理PC；6、管理终端；7、振动速度监测模块；8、已建建筑；9、振动速度监测模块；10、整体钢平台施工系统；11、振动速度监测模块；12、数据采集板；13、整体钢平台施工系统中检测系统；14、报警器。
具体实施方式
以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法。具体包括如下步骤：
1、参照图1，建立动力特性监测基础上的超高层钢平台建造施工现场全覆盖无线5G网络：
在超高层建造基层时在建造楼层地面上安装5G基站1，5G基站1快速传递建造工地各个传感器监测的数据，数据接收站4实时接收现场数据后送现场的数据处理PC5，数据处理PC5对现场数据进行分类处理后送至远程管理终端6。
钢平台施工系统10包括施工平台、支撑系统、爬升系统及其他辅助设备，钢平台施工系统10是超高层建造的核心装备。超高层施工是在钢平台施工系统10的基础上一层层向上搭建起来的，将5G基站2布置在靠近5G基站1一边的钢平台施工系统10上，5G基站2通过专用的小平台进行固定安装。上下两个5G基站2和1构成的5G网络如不足以覆盖整个超高层建造层时，在两个5G基站2和1中间增加5G基站3。
设计时，5G基站1和2布置，5G基站2保证在整个施工阶段为最高点，5G基站1沿着外墙走到达5G基站2距离最短，中间增加的5G基站3布置也以着外墙走到达5G基站1距离最短此为原则。
2、建立动力特性监测基础上的超高层钢平台装备安全监测系统：
参照图1至3，在楼层基层中心设置振动速度监测模块7，在整体钢平台施工系统10最高平台中心设置振动速度监测模块11，在已建建筑8最高平台中心设置振动速度监测模块9，此5G基站2和振动速度监测模块9、11随着楼层的爬高，振动速度监测模块9、11分别采集已建楼层8和钢平台施工系统10的振动速度信号通过光纤送入5G基站2，再通过5G网络外传。振动速度监测模块7采集楼层基层振动速度信号通过5G基站1传递。5G网络传输的实时数据被基层的数据接收站4接收，数据接收站4将接收的现场数据后送基层的数据处理PC5。
到超高层时，风速也影响振动信号，可在在建最高层进行风速检测作为振动干扰信号。这里的振动干扰信号不是建造引起的，而是外界环境改变引出的。
整体钢平台施工系统中检测系统13检测钢平台施工系统中施工的竖向位移、构件应力等建造信号。整体钢平台施工系统中检测系统13和振动速度监测模块9、11通过无线方式将检测数据送数据采集板12，数据采集板12对数据进行处理，如分类、根据采集时间打包数据，然后数据采集板12通过光纤直接连接5G基站2，保证置于建造最高的整体钢平台施工系统中的检测数据的稳定性。
3、超高层钢平台装备安全监测方法：
随着超高层一层层向上建造，已建楼层8和钢平台施工系统10实时可看作是两独立的自由度振动体系，分别通过已建楼层8上的振动速度监测模块9与钢平台施工系统10上振动速度监测模块11对其振动速度进行检测，振动速度监测模块9和11分别采集的两个自由度振动体系的振动速度数据可实现安全预警。在正常的施工过程中，根据收集的振动数据分析计算可以得到两个自振频率。随着施工的进行和结构物自重的增加，结构自振频率会发生缓慢变化，如果钢平台施工系统10中有支座发生破坏或失稳等改变整体钢平台受力特性的情况发生，结构自振频率将产生剧变，现场的数据处理PC5根据检测数据上可直接判定出来，现场的数据处理PC5发出报警信号，通过5G网络通知监控人员，并现场发出报警提示。
因为超高层建造现场从空间到地面均覆盖无线5G网络，振动信号及超高层施工检测信号通过光纤可靠传输到5G基站后，再通过5G网络传输送至数据处理PC5进行处理分析，识别出平台的振型和各阶频率，并计算振动速度监测模块9、振动速度监测模块11与楼层基层振动速度监测模块7收集的振动信号间的传递函数，处理结果送至远程管理终端6，光纤传输保证了信号的稳定性，5G网络又保证信号的及时性。如果分析的振型、各阶频率以及传递函数在短时间内发生的变化超过了预设阈值，说明钢平台施工系统的结构受力特性发生了改变，数据处理PC5将预警信号发送给移动终端和整体钢平台施工系统10上的报警器14，提醒监测人员及时暂停作业，对平台进行安全性检查，实现动力特性监测。
最高层风速检测信号作为振动干扰信号，也通过5G网络传输到数据处理PC5进行处理分析，可提高超高层振动体系振型和各阶频率识别精度。
数据处理PC5对所有各层信息进行汇总再加上施工进度上传至管理终端6，管理终端6可进行进度跟踪和数据统一管理。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
建立动力特性监测基础上的超高层钢平台建造施工现场全覆盖无线5G网络：在超高层建造基层时在建造楼层地面上安装第一5G基站（1），将第二5G基站（2）布置在靠近第一5G基站（1）一边的整体钢平台施工系统（10）上，第二5G基站（2）通过专用的小平台进行固定安装，当上下的第一5G基站（1）和第二5G基站（2）构成的5G网络不足以覆盖整个超高层建造层时，在两个5G基站中间增加第三5G基站（3）；
建立动力特性监测基础上的超高层钢平台装备安全监测系统：在楼层基层中心设置第一振动速度监测模块（7）输出信号通过第一5G基站（1）传输，被建造基层的数据接收站（4）接收；在已建建筑（8）最高平台中心设置第二振动速度监测模块（9），在整体钢平台施工系统（10）的最高平台中心设置第三振动速度监测模块（11），整体钢平台施工系统中检测系统（13）检测钢平台施工系统中施工建造信号，整体钢平台施工系统中检测系统（13）和第二、三振动速度监测模块（9、11）通过无线方式将检测数据送数据采集板（12），数据采集板（12）对数据进行处理后通过光纤直接连接第二5G基站（2），通过5G网络外传，被建造基层的数据接收站（4）实时接收，数据接收站（4）将实时采集现场数据送建造基层的数据处理PC（5）分析；
超高层钢平台装备安全监测方法：
随着超高层一层层向上建造，将已建楼层（8）和钢平台施工系统（10）实时看作是两独立的自由度振动体系，分别通过已建楼层（8）上的第二振动速度监测模块（9）与整体钢平台施工系统（10）上第三振动速度监测模块（11）对其振动速度进行检测，数据处理PC（5）对采集信号进行实时处理分析，识别出平台的振型和各阶频率，并计算第二振动速度监测模块（9）、第三振动速度监测模块（11）与楼层基层第一振动速度监测模块（7）收集的振动信号间的传递函数，处理结果送至远程管理终端（6）；如果分析的振型、各阶频率以及传递函数在短时间内发生的变化超过了预设阈值，说明钢平台施工系统的结构受力特性发生了改变，数据处理PC（5）将预警信号发送给移动终端和整体钢平台施工系统（10）上的报警器（14），提醒监测人员及时暂停作业，对平台进行安全性检查，实现动力特性监测。
2.根据权利要求1所述动力特性监测基础上的钢平台装备安全监控方法，其特征在于，所述步骤2）中还包括最高层风速检测模块，最高层风速检测模块采集在建最高层风速信号，此信号作为外界振动干扰信号，通过5G网络传输，被数据接收站（4）实时接收后送数据处理PC（5）进行分析。
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