CN112484624B - 一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置 - Google Patents

一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，包括有设置在墙体上的支吊架，所述支吊架与墙体连接面之间设置有支座，巩固件通过扣件与第一支杆和第二支杆对应连接，第一支杆和第二支杆的一端分别通过支座垂直设置在墙体上，横臂的两端通过螺钉分别与第一支杆和第二支杆的另一端可拆卸连接，管束通过抱箍固定设置在横臂上，斜拉杆的一端通过支座固定在腔体上，斜拉杆的另一端通过螺钉与第二支杆的下部可拆卸连接，支座的上下端面之间设置有所述松动量检测装置；巩固件和斜拉杆上均设置有形变量检测装置。该方案可以检测支吊架安装部位的松动情况以及支架的形变损坏程度，便于管理人员有针对性的维护，大大节省了劳动力成本。

Description

一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置
技术领域
本发明涉及智能检测技术领域，具体的，涉及一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置。
背景技术
抗震支吊架的作用是使建筑物结构主体与使用抗震设计的建筑中的各种管路、设备及沟槽相连接，利用地震产生的反作用力提供支撑作用。采用抗震支吊架的建筑物受地震影响较小，能够有效降低长期运行维护过程中的损伤、减轻地震破坏，防范次生灾害，尽量避免人员伤亡，降低经济损失，提升建筑物的安全性。
大量研究发现结构构件损害多集中在吊顶系统、管线系统、填充墙破坏等，并且调查发现管线系统的破坏原因主要有两个：一是由于管线接头的开裂或管线被拔出；二是缺乏可靠的侧向、纵向支撑系统或管线悬吊、支撑系统破坏导致管线掉落。由于抗震支吊架安装完成后，一旦遇到地质振动或者墙体损坏时会导致支架的铆钉连接处松动或者支架变形，需要人工巡检和更换，需要耗费大量的人力物力进行维护。
中国专利，公开号：CN207393825U，公开日：2018年5月22日，公开了一种防震电缆管路支吊架，包括框体、上吊杆、下吊杆和吊架，所述框体包括固定板、底板和支撑梁，所述支撑梁设有两组，分别与固定板和底板垂直固定焊接，固定板与支撑梁之间焊接有加强筋，固定板和底板分别设有贯穿其本体的通孔，上吊杆通过通孔贯穿于固定板，下吊杆通过通孔贯穿于底板和吊架，所述底板的上表面设有定位板，所述定位板的上部设有弹簧，所述弹簧的上部设有弹簧压板，所述弹簧压板与下吊杆的连接处设有紧固件，定位板在紧固件的正下方设有凹槽；所述吊架包括吊板、底座和侧板。该装置缺乏自检测能力，需要人工定期巡检维护，人工成本高。
发明内容
本发明的目的是解决现有支吊架缺乏智能感知能力导致人工维护成本高的问题，提出了一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，该方案可以检测支吊架安装部位的松动情况以及支架的形变损坏程度，若故障出现会自动将故障信息发送至管理终端，便于管理人员有针对性的维护，大大节省了劳动力成本。
为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，包括有设置在墙体上的支吊架，所述支吊架与墙体连接面之间设置有支座，所述支吊架包括有第一支杆、第二支杆、斜拉杆、横臂、若干巩固件、若干扣件以及管束，所述巩固件通过扣件与第一支杆和第二支杆对应连接，第一支杆和第二支杆的一端分别通过支座垂直设置在墙体上，所述横臂的两端通过螺钉分别与第一支杆和第二支杆的另一端可拆卸连接，所述管束通过抱箍固定设置在横臂上，所述斜拉杆的一端通过支座固定在腔体上，所述斜拉杆的另一端通过螺钉与第二支杆的下部可拆卸连接，所述支座的上下端面之间设置有所述松动量检测装置；所述巩固件和斜拉杆上均设置有形变量检测装置。
本方案中，第一支杆和斜拉杆之间的夹角一般为30度至60度，最好角度为45度，第一支杆和第二支杆分别通过支座安装在楼板上，同时用弹性支撑片作为支座，当有地震灾害发生时，支座可以起到缓冲的作用，更好的抵御地震的波动，使得整个装置具备更高的抗震能力，其次，支座作为最易感受到松动的部位，在最容易松动的部位设置有松动量检测装置，在容易形变的部位设置有形变量检测装置，可以实时的监测支吊架的状态，极大的提高了抗震支吊架装置的维护效率，大大节省了人力成本。
作为优选，所述支座包括有U型弹片和高强度弹簧，所述U型弹片的上下端面设置有通孔，所述高强度弹簧设置在上、下通孔之间，锚栓穿过上、下通孔打入腔体一段距离将支吊架固定在墙体上；所述U型弹片的开口处设置有松动量检测装置。
本方案中，U型弹片配合高强度弹簧，使得支座具备良好的回复能力和抗震性能，即使锚栓与楼板之间有轻微松动，也可以在弹性力的作用下持续巩固支吊架装置的稳定性，松动量检测装置设置在在U型弹片的上、下弹片之间，实际上就是检测弹性片的形变程度，当U型弹片形变到一定程度，表明支吊架装置已经存在不稳固的隐患，此时，检测装置将告警信息发送至管理终端，维护人员可以及时的对松动支吊架进行维护。
作为优选，所述松动量检测装置包括有波纹管、上垫片、下垫片以及移动量检测机构，波纹管的一端与上垫片密封连接，波纹管的另一端与下垫片密封连接，所述上垫片与U型弹片的上端面固定连接，所述下垫片与U型弹片的下端面固定连接，所述移动量检测机构设置在上垫片和下垫片之间。
本方案中，当U型弹片形变程度持续变大时，移动量检测机构实时检测松动量，当松动量达到设定的警报阈值时，触发报警机制，通过通讯模块将报警信息以及支吊架装置的区域标号信息发送至管理终端，管理终端及时派遣人员进行维护，大大提高维护效率。
作为优选，所述移动量检测机构包括有导电头、电阻片、第一立柱、第二立柱以及滑动杆、第一控制模块、第一通讯模块、第一电源模块以及第一振动传感器，所述导电头设置在滑动杆的下端，所述滑动杆的上端与上垫片固定连接，所述第一立柱和第二立柱垂直设置在下垫片上，所述第二立柱侧壁设置有匹配滑动杆的滑槽，所述滑动杆与第二立柱滑动连接，所述第一立柱的侧面粘贴有所述电阻片，所述导电头与滑动片抵接，所述电阻片的一端引出导电线与主控芯片的检测引脚电连接，所述导电头引出导电线与主控芯片的检测引脚电连接，所述主控芯片与分别与通讯模块、电源模块以及振动传感器电连接。
本方案中，当U型弹片的开口因为支架与腔体接触面的松动越打越大时，移动杆带动导电头向上移动，当第一振动传感器监测发生一次振动后，第一主控模块（采用80C51系列单片机即可）发送一个检测脉冲，通过计算导电头在电阻片上的位置进而计算导电片在电阻片上的移动量，可以得到松动量的大小，通过与设定的松动量的阈值进行比较进行判定，若松动量的值超过设定的阈值，则触发报警机制，通过第一通讯模块将报警信息以及支吊架装置的区域标号信息发送至管理终端，管理终端及时派遣人员进行维护，大大提高维护效率。
作为优选，所述第一支杆和第二支杆均为全牙螺杆。
作为优选，巩固件和斜拉杆均为矩形管状的槽钢制品。
本方案中，槽钢结构稳固，作为支撑件和巩固件可以提高整个支吊架装置的稳定性和耐用性。
作为优选，所述形变量检测装置包括有玻璃片、漆膜电阻和控制盒，所述玻璃片固定贴附于斜拉杆和巩固件的外表面，所述漆膜电阻完全涂覆于玻璃片的表层，若干所述控制盒分别设置于斜拉杆和巩固件的一端，所述控制盒内设置有第二电源模块、第二控制模块、第二通信模块以及第二振动传感器，所述漆膜电阻输出端与控制模块的检测端电连接，所述第二通信模块、第二振动传感器和第二电源模块分别与第二控制模块电连接。
本方案中，漆膜电阻完全涂覆于玻璃片的表层，当槽钢某部分发生不可逆形变后，玻璃片破裂导致薄膜电阻被撕裂，第二控制模块（采用80C51系列单片机即可）可以检测到漆膜电阻的电压信号；当发生振动时，第二振动传感器采集振动信号，当超过振动信号设定的阈值（主要为振动频率和振动幅度），第二控制模块发送一段检测信号，当控制模块的接收端没有检测到电压信号时，即证明支架本身没有发现不可逆损伤性形变；当控制模块的接收端检测到电压信号时，即证明支架本身发生不可逆损伤性形变，第二控制模块触发报警机制，通过第二通信模块将报警信息以及支吊架装置的区域标号信息发送至管理终端，管理终端及时派遣人员进行维护，大大提高维护效率，通过被动式检测方式，大大延长了装置的电源续航时间。
作为优选，所述漆膜电阻的等效电路为：电阻R11、电阻R12···电阻R1N依次串联组成电阻串，电阻串的首尾分别与控制模块电连接；每一个电阻的第一端和第二端并联有一根导线，导线的易断面的直径与玻璃片表面形变程度成正相关；当玻璃片的形变超过形变量阈值，玻璃片破裂导致漆膜电阻被撕裂，即导线折断，控制模块检测到电流信号进而判断支架损坏。
本方案中，漆膜电阻的易断裂处相当于一根导线，易断裂面的断裂难易程度（可以为断裂面的截面直径）与玻璃片表面形变程度成正相关，当支架的形变超过设置阈值，薄膜电阻被撕裂，即导线折断，控制模块检测到电流信号进而判断支架损坏，该装置结构简单，可靠性高。
本发明的有益效果：本发明设计有智能检测装置并运用物联网技术，对支吊架最易损坏的支座和支架形变量进行实时监测，方便维护人员实时获取抗震支吊架的现场性能状态并更好的对监测数据进行管理；实现了对抗震支吊架系统工作状况的实时监测，及时预警以及合理评估。采用U型弹性片作为支座减少长期运行维护过程中的损伤、地震时的次生灾害，便于管理人员有针对性的维护，大大节省了劳动力成本。
附图说明
图1为本发明的一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置的结构示意图。
图2为本发明的松动量检测装置的结构图。
图3为本发明的薄膜电阻的等效电路原理图。
图中标记说明：1-墙体、21-第一支杆、22-第二支杆、23-斜拉杆、24-横臂、25-管束、3-支座、31-高强度弹簧、32-U型弹片、4-松动量检测装置、41-波纹管、42-上垫片、43-下垫片、44-导电头、45-电阻片、46-第一立柱、47-第二立柱、48-滑动杆、51-玻璃片、52-控制盒、53-等效电路、54-第二电源模块、55-第二控制模块、56-第二通信模块、57-第二振动传感器。
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1所示，一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，包括有设置在墙体1上的支吊架，支吊架与墙体1连接面之间设置有支座3，支吊架包括有第一支杆21、第二支杆22、斜拉杆23、横臂24、若干巩固件（未示出）、若干扣件（未示出）以及管束25，巩固件通过扣件与第一支杆21和第二支杆22对应连接，第一支杆21和第二支杆22的一端分别通过支座3垂直设置在墙体1上，横臂24的两端通过螺钉分别与第一支杆21和第二支杆22的另一端可拆卸连接，管束25通过抱箍（未示出）固定设置在横臂24上，斜拉杆23的一端通过支座3固定在腔体上，斜拉杆23的另一端通过螺钉与第二支杆22的下部可拆卸连接，支座3的上下端面之间设置有松动量检测装置4；巩固件和斜拉杆23上均设置有形变量检测装置，第一支杆21和第二支杆22均为全牙螺杆，巩固件和斜拉杆23均为矩形管状的槽钢制品。
本实施例中，第一支杆21和斜拉杆23之间的夹角一般为30度至60度，最好角度为45度，第一支杆21和第二支杆22分别通过支座3安装在楼板上，同时用弹性支撑片作为支座3，当有地震灾害发生时，支座3可以起到缓冲的作用，更好的抵御地震的波动，使得整个装置具备更高的抗震能力，其次，支座3作为最易感受到松动的部位，在最容易松动的部位设置有松动量检测装置4，在容易形变的部位设置有形变量检测装置，可以实时的监测支吊架的状态，极大的提高了抗震支吊架装置的维护效率，大大节省了人力成本，槽钢结构稳固，作为支撑件和巩固件可以提高整个支吊架装置的稳定性和耐用性。
支座3由U型弹片32和高强度弹簧31组成，U型弹片32的上下端面设置有通孔，高强度弹簧31设置在上、下通孔之间，锚栓穿过上、下通孔打入腔体一段距离将支吊架固定在墙体1上；U型弹片32的开口处设置有松动量检测装置4。
本实施例中，U型弹片32配合高强度弹簧31，使得支座3具备良好的回复能力和抗震性能，即使锚栓与楼板之间有轻微松动，也可以在弹性力的作用下持续巩固支吊架装置的稳定性，松动量检测装置4设置在在U型弹片32的上、下弹片之间，实际上就是检测弹性片的形变程度，当U型弹片32形变到一定程度，表明支吊架装置已经存在不稳固的隐患，此时，检测装置将告警信息发送至管理终端，维护人员可以及时的对松动支吊架进行维护。
如图2所示，松动量检测装置4包括有波纹管41、上垫片42、下垫片43以及移动量检测机构，波纹管41的一端与上垫片42密封连接，波纹管41的另一端与下垫片43密封连接，上垫片42与U型弹片32的上端面固定连接，下垫片43与U型弹片32的下端面固定连接，移动量检测机构设置在上垫片42和下垫片43之间。
本实施例中，当U型弹片32形变程度持续变大时，移动量检测机构实时检测松动量，当松动量达到设定的警报阈值时，触发报警机制，通过通讯模块将报警信息以及支吊架装置的区域标号信息发送至管理终端，管理终端及时派遣人员进行维护，大大提高维护效率。
移动量检测机构包括有导电头44、电阻片45、第一立柱46、第二立柱47以及滑动杆48、第一控制模块（未示出）、第一通讯模块（未示出）、第一电源模块（未示出）以及第一振动传感器（未示出），导电头44设置在滑动杆48的下端，滑动杆48的上端与上垫片42固定连接，第一立柱46和第二立柱47垂直设置在下垫片43上，第二立柱47侧壁设置有匹配滑动杆48的滑槽，滑动杆48与第二立柱47滑动连接，第一立柱46的侧面粘贴有电阻片45，导电头44与滑动片抵接，电阻片45的一端引出导电线与主控芯片的检测引脚电连接，导电头44引出导电线与主控芯片的检测引脚电连接，主控芯片与分别与通讯模块、电源模块以及振动传感器电连接。
本实施例中，当U型弹片32的开口因为支架与腔体接触面的松动越打越大时，移动杆带动导电头44向上移动，当第一振动传感器监测发生一次振动后，第一主控模块（采用80C51系列单片机即可）发送一个检测脉冲，通过计算导电头44在电阻片45上的位置进而计算导电片在电阻片45上的移动量，可以得到松动量的大小，通过与设定的松动量的阈值进行比较进行判定，若松动量的值超过设定的阈值，则触发报警机制，通过第一通讯模块将报警信息以及支吊架装置的区域标号信息发送至管理终端，管理终端及时派遣人员进行维护，大大提高维护效率。
形变量检测装置包括有玻璃片51、漆膜电阻（未示出）和控制盒52，玻璃片51固定贴附于斜拉杆23和巩固件的外表面，漆膜电阻完全涂覆于玻璃片51的表层，若干控制盒52分别设置于斜拉杆23和巩固件的一端，控制盒52内设置有第二电源模块54、第二控制模块55、第二通信模块56以及第二振动传感器57，漆膜电阻输出端与控制模块的检测端电连接，第二通信模块56、第二振动传感器57和第二电源模块54分别与第二控制模块55电连接。
本实施例中，漆膜电阻完全涂覆于玻璃片51的表层，当槽钢某部分发生不可逆形变后，玻璃片51破裂导致薄膜电阻被撕裂，第二控制模块55（采用80C51系列单片机即可）可以检测到漆膜电阻的电压信号；当发生振动时，第二振动传感器57采集振动信号，当超过振动信号设定的阈值（主要为振动频率和振动幅度），第二控制模块55发送一段检测信号，当控制模块的接收端没有检测到电压信号时，即证明支架本身没有发现不可逆损伤性形变；当控制模块的接收端检测到电压信号时，即证明支架本身发生不可逆损伤性形变，第二控制模块55触发报警机制，通过第二通信模块56将报警信息以及支吊架装置的区域标号信息发送至管理终端，管理终端及时派遣人员进行维护，大大提高维护效率，通过被动式检测方式，大大延长了装置的电源续航时间。
如图3所示，漆膜电阻的等效电路57为：电阻R11、电阻R12···电阻R1N依次串联组成电阻串，电阻串的首尾分别与控制模块电连接；每一个电阻的第一端和第二端并联有一根导线，导线的易断面的直径与玻璃片51表面形变程度成正相关；当玻璃片51的形变超过形变量阈值，玻璃片51破裂导致漆膜电阻被撕裂，即导线折断，控制模块检测到电流信号进而判断支架损坏。
本实施例中，漆膜电阻的易断裂处相当于一根导线，易断裂面的断裂难易程度（可以为断裂面的截面直径）与玻璃片51表面形变程度成正相关，当支架的形变超过设置阈值，薄膜电阻被撕裂，即导线折断，控制模块检测到电流信号进而判断支架损坏，该装置结构简单，可靠性高。
以上所述之具体实施方式为本发明一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，包括有设置在墙体上的支吊架，其特征在于，所述支吊架与墙体连接面之间设置有支座，所述支吊架包括有第一支杆、第二支杆、斜拉杆、横臂、若干巩固件、若干扣件以及管束，所述巩固件通过扣件与第一支杆和第二支杆对应连接，第一支杆和第二支杆的一端分别通过支座垂直设置在墙体上，所述横臂的两端通过螺钉分别与第一支杆和第二支杆的另一端可拆卸连接，所述管束通过抱箍固定设置在横臂上，所述斜拉杆的一端通过支座固定在腔体上，所述斜拉杆的另一端通过螺钉与第二支杆的下部可拆卸连接，所述支座的上下端面之间设置有松动量检测装置；所述巩固件和斜拉杆上均设置有形变量检测装置，所述形变量检测装置包括有玻璃片、漆膜电阻和控制盒，所述玻璃片固定贴附于斜拉杆和巩固件的外表面，所述漆膜电阻完全涂覆于玻璃片的表层，若干所述控制盒分别设置于斜拉杆和巩固件的一端，所述控制盒内设置有第二电源模块、第二控制模块、第二通信模块以及第二振动传感器，所述漆膜电阻输出端与第二控制模块的检测端电连接，所述第二通信模块、第二振动传感器和第二电源模块分别与第二控制模块电连接；第二控制模块检测到漆膜电阻的电压信号；当发生振动时，第二振动传感器采集振动信号，当超过振动信号设定的阈值，第二控制模块发送一段检测信号，然后控制模块的接收端检测电压信号，判断支架本身是否发现不可逆损伤性形变。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，其特征在于，所述支座包括有U型弹片和高强度弹簧，所述U型弹片的上下端面设置有通孔，所述高强度弹簧设置在上、下通孔之间，锚栓穿过上、下通孔打入腔体一段距离将支吊架固定在墙体上；所述U型弹片的开口处设置有松动量检测装置。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，其特征在于，所述松动量检测装置包括有波纹管、上垫片、下垫片以及移动量检测机构，波纹管的一端与上垫片密封连接，波纹管的另一端与下垫片密封连接，所述上垫片与U型弹片的上端面固定连接，所述下垫片与U型弹片的下端面固定连接，所述移动量检测机构设置在上垫片和下垫片之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，其特征在于，所述移动量检测机构包括有导电头、电阻片、第一立柱、第二立柱以及滑动杆、第一控制模块、第一通讯模块、第一电源模块以及第一振动传感器，所述导电头设置在滑动杆的下端，所述滑动杆的上端与上垫片固定连接，所述第一立柱和第二立柱垂直设置在下垫片上，所述第二立柱侧壁设置有匹配滑动杆的滑槽，所述滑动杆与第二立柱滑动连接，所述第一立柱的侧面粘贴有所述电阻片，所述导电头与滑动片抵接，所述电阻片的一端引出导电线与主控芯片的检测引脚电连接，所述导电头引出导电线与主控芯片的检测引脚电连接，所述主控芯片与分别与通讯模块、电源模块以及振动传感器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，其特征在于，所述第一支杆和第二支杆均为全牙螺杆。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，其特征在于，巩固件和斜拉杆均为矩形管状的槽钢制品。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的抗震支吊架在线监测装置，其特征在于：所述漆膜电阻的等效电路为：电阻R11、电阻R12···电阻R1N依次串联组成电阻串，电阻串的首尾分别与控制模块电连接；每一个电阻的第一端和第二端并联有一根导线，导线的易断面的直径与玻璃片表面形变程度成正相关；当玻璃片的形变超过设置阈值，玻璃片破裂导致漆膜电阻被撕裂，即导线折断，控制模块检测到电流信号进而判断支架损坏。
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