CN113218442A - 一种高大支模架的自动化监测工法 - Google Patents

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CN113218442A CN202110323084.2A CN202110323084A CN113218442A CN 113218442 A CN113218442 A CN 113218442A CN 202110323084 A CN202110323084 A CN 202110323084A CN 113218442 A CN113218442 A CN 113218442A
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Abstract

本发明的目的是提供一种高大支模架的自动化监测工法，通过对高大支模架布置位移监测点位、立杆轴力监测点位、立杆倾角监测点位、立杆基础沉降监测点位，自动采集数据和智能化数据管理实现高大支模架的自动化监测；本发明所公开的高大支模架自动化监测工法，通过使用实现自动测量并采集数据的传感器，数据自动化采集和传输至企业云平台，采用智能数据处理系统对监测数据进行处理，并根据预先设置的监测限值进行自动化报警，系统性的为高大支模架自动化监测提供了一系列可操作性的工艺工法；本发明利用自动化监测的优点，节约了监测成本，确保了监测工程安全和质量。

Description

一种高大支模架的自动化监测工法
技术领域
本发明属于结构监测技术领域，涉及自动化监测技术，尤其涉及高大支模架的自动化监测工法。
背景技术
根据《危险性较大的分部分工程安全管理办法》建办质[2017]39号规定：高大支模架是指房屋建筑与市政基础设施等施工现场搭设高度超过8m及以上，或搭设跨度18m及以上，或施工总荷载15kN/㎡及以上；或集中线荷载20kN/m及以上的混凝土模板支撑工程。高大支模架简称高支模，建筑施工阶段，高支模因支撑体系缺乏足够的承载力、失去稳定等因素引发的坍塌事故时有发生，导致了大量的人员伤亡，造成了较为严重的经济损失。为了减少及防止事故的发生，采用有效的高支模监测手段尤为重要。传统的高支模系统一般通过人工进行检测或监测，检测或监测条件受环境影响大、时效性差，采用高支模自动化监测可以有效避免人工检测或监测的不利环境、较高的监测频率可以保证参数预警的实时性，避免瞬时坍塌事故，同时可节省人力成本，保证监测工程的安全性，并可实现数据自动分析和报警，保障结构安全性。例如中国专利CN207163500U公开了一种高大支撑模板安全监测系统，包括用于检测结构受压状态并将检测信号传送至无线发射器的压力传感器、用于检测结构位移状态并将检测信号传送至无线发射器的位移传感器、用于检测结构倾斜状态并将检测信号传送至无线发射器的倾角传感器、至少一个用于将各传感器的检测信号无线传输至数据采集仪的无线发射器、用于读取、处理及分析检测信号并输出报警信号的数据采集仪和用于读取报警信号及输出声光报警的声光报警器；该文件仅公开了基于无线发射的传感器用于检测结构受压状态的一个监测系统，并未说明高大支架模的自动检测的工作方法；例如中国专利CN109682415A公开了一种高支模防倒塌监测预警方法，包括确定监测传感器需要安装在高支模支架体系的立杆上的特定位置；将高支模支架体系的倒塌类型分为整体坍塌以及局部坍塌，按照坍塌类型确定高支模支架体系的监测区域，在监测区域内的立杆特定位置上安装监测传感器；收集监测传感器实时采集的数据从而对高支模支架体系的安全性进行监测预警；该文件仅说明了在高支模防倒塌时检测预警方法，并未全面的说明高大支架模的自动检测的工作方法；例如中国专利CN110006674A公开了一种高支模体系临界失稳实时预警的监测方法，步骤是：建立高支模架的整体模型；通过失稳分析，得出高支模体系的多种失稳形态提，提取出可用于临界失稳状态提前预警的平面、立面以及失稳形态对应的立杆；在立面、平面内布置拉线式位移传感器，在立杆顶部布置轴压传感器；在混凝土施工过程或加载过程中，实时采集传感器的测试数据；将测试数据绘制成荷载-位移曲线；在荷载-位移曲线上出现斜率突变的位置判定为高支模体系临界失稳状态；根据临界失稳状态的判断，对混凝土浇筑或加载及时发出停止施工或加载的指令；该文件公开了一种在临界失稳状态下的预警检测方法，但本方法需要判断临界失稳状态提前预警的平面、立面以及失稳形态对应的立杆绘制成荷载-位移曲线，监测的范围比较局限而且在具体的实施过程中比较复杂；然而自动化监测的信息化特点使自动化监测工法与传统人工检测工法有较大区别，需要提出一种较为系统的高大支模架的自动化监测工法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高大支模架的自动化监测工法，通过对高大支模架布置位移监测点位、立杆轴力监测点位、立杆倾角监测点位、立杆基础沉降监测点位，自动采集数据和智能化数据管理实现高大支模架的自动化监测。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种高大支模架的自动化监测工法，所述工法的步骤为：
(1)现场勘测，了解委托方(建设方)和相关单位的具体要求，收集高大支模架的详细工程信息，复核相关资料，确定拟监测项目实施可行性；
(2)根据工程资料和企业设备信息，制定监测方案，进行有限元分析，施加混凝土自重、模板荷载、振捣荷载、施工人员设备等荷载，根据立杆轴力应力、支架系统位移等结果确定监测点位及监测方法，确定监测传感器监测频率，计算监测项目报警阈值并确定响应方案；
(3)现场确认监测点位的布置，连接RB-YF-008无线数据集中器，记录仪器初始值，进行仪器保护，并进行现场调试；RB-YF-008无线数据集中器安装于不易被破坏处并做好保护措施；
(4)自动化数据采集与传输，并进行智能数据管理；与设定的报警阈值进行比较，超出预警或报警限值即通过手机app进行报警；
(5)除周期性日常巡查外，当出现传感器电池耗尽或其他故障出现、传感器更换、数据无法上次和数据报警情况，进行人工巡查，保证监测数据的准确性。
进一步地，所述监测点位包括位移监测点位、立杆轴力监测点位、立杆倾角监测点位、立杆基础沉降监测点位。
进一步地，所述位移监测点位的布置步骤为：
(1)选择高大支模架的立杆四周两个相互垂直方向的高大支模架的立杆顶部监测水平位移，选择高大支模架的顶层角部和高大支模架的四边中部的立杆监测立杆竖向位移，选择有限元分析中高大支模架的层杆模板挠度较大处对应位置监测模板沉降位移；
(2)安装仪器支架，安装RB-YF-005拉绳式位移传感器，RB-YF-005拉绳式位移传感器的一端用扎带固定；
(3)用扎带穿过仪器传输部分外壳两端固定，使传输天线头部向上；
(4)将RB-YF-005拉绳式位移传感器另一端固定在混凝土梁、柱、剪力墙或桥墩既有稳定的参考点处；
(5)安装完仪器后，测量立杆初始位移值并记录；
(6)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(7)设置预设的监测频率和报警阈值。
进一步地，所述立杆轴力监测点位的布置步骤为：
(1)选择有限元分析中内力较大高大支模架的杆件；
(2)在高大支模架的立杆顶部的可调撑托与模板底主楞之间安装荷载传感器；
(3)高大支模架的立杆受压轴心与传感器受力轴心重合，确保受力面与所监测的压力方向垂直并紧贴被监测对象，传感器与立杆、面板或楞梁间应保持紧密接触，接触面应平整以保证接触均匀；
(4)安装完仪器后，测量立杆轴力初始倾斜值并记录；
(5)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(6)设置预设的监测频率和报警阈值。
进一步地，所述立杆倾角监测点位的布置步骤为：
(1)选择有限元分析中位移较大的高大支模架的立杆，用全站仪测量出仪器待安装位置到地面高差；
(2)保持固定高差，在选择的有限元分析中位移较大的高大支模架的立杆上端部不易被破坏处用水平尺找平，安装仪器支架，将RB-YF-003高精度倾角仪天线位置朝外，并用螺栓锚固；
(3)安装完仪器后，测量立杆倾角初始倾斜值并记录；
(4)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(5)设置预设的监测频率和报警阈值。
进一步地，所述立杆基础沉降监测点位的布置步骤为：
(1)选择高大支模架的四角立杆，用全站仪测量出仪器待安装位置到地面高差；
(2)保持固定高差，用水平尺找平安装测墩支架，并固定RB-YF-007压差式静力水准仪；
(3)基点附近安装储液罐，保证连接基点、储液罐及静力水准仪间的PU管处于缓角上升状态，以保证液体流动性；
(4)安装通液管，根据各测点间的距离截取通液管并串接，通液管的一端与储液罐连接，通液管的另一端临时连接液桶用于回收液体；
(5)储液罐灌液，排空通液管线路中的空气；
(6)将通液管与液桶相连一端用锁扣封闭；
(7)固定通液管并保护；
(8)读出各RB-YF-007静力水准仪读数，保证基准点和各沉降观测点的静力水准仪液位浮至全量程的中间值；
(9)连接静力水准仪数据线并保护，安装静力水准仪保护罩；
(10)仪器校零、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(11)设置预设的监测频率和报警阈值。
进一步地，所述自动化数据采集与传输包括传感器系统、无线数据集中器和企业云平台；传感器系统安装的电子线路板转换传感器信号输出的电信号通过E32无线串口模块经过lora无线传输至RB-YF-008无线数据集中器的E32无线串口模块，所述的RB-YF-008无线数据集中器的电子线路板及4G透传模块，将数据通过4G网络传输至企业云平台服务器。
进一步地，所述智能数据管理包括云平台监测数据的实时分析、自动报警、数据存储；所述数据实时分析包括数据预处理模块和实时显示模块。
所述自动报警，为监测数据值与预设的三级报警阈值比较，超出报警阈值即通过手机app进行报警。所述的三级预警值为预警最大限值、80％预警最大限值、60％预警最大限值。所述的预警最大限值由规定选用，并根据高大支模架的特点进行调整。
进一步地，所述立杆基础沉降监测点位的数据预处理模块的处理过程：
假设立杆基础沉降沉降RB-YF-007静力水准仪读取的值为ΔH，那么测点高程h为：
h＝X-ΔX+ΔH；
其中，ΔX是人工测量的测点中转点高程与基准点高程的高差；
X是人工测量的基准点高程；
沉降值S的计算公式为：
S＝hi-h0；
其中，hi是每次监测得到的测点高程；
h0是监测点高程的初始值。
进一步地，所述立杆倾角监测点位的数据预处理模块的处理过程：
假设立杆倾角初始倾斜值为θ，则倾斜率δ为：
δ＝1000tan(θ)。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所公开的高大支模架自动化监测工法，通过使用实现自动测量并采集数据的传感器，数据自动化采集和传输至企业云平台，采用智能数据处理系统对监测数据进行处理，并根据预先设置的监测限值进行自动化报警，系统性的为高大支模架自动化监测提供了一系列可操作性的工艺工法。
(2)本发明利用自动化监测的优点，节约了监测成本，确保了监测工程安全和质量。
(3)本发明结合工程实践，将高大支模架自动化监测工艺编制成企业工法，为企业在高大支模架自动化监测中提供借鉴和参考意义，具有良好的推广价值。
附图说明
图1是本发明自动化监测工法的流程图。
图2是本发明的高大支模架的自动化数据采集与传输的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述，应当指出的是，实施例只是对发明的具体阐述，不应视为对发明的限定，实施例的目的是为了让本领域技术人员更好地理解和再现本发明的技术方案，本发明的保护范围仍应当以权利要求书所限定的范围为准。
如图1所示，本发明提供一种高大支模架的自动化监测工法，所述工法的步骤为：
S1，现场勘测，了解委托方(建设方)和相关单位的具体要求，收集高大支模架的详细工程信息，复核相关资料，确定拟监测项目实施可行性；
S2，根据工程资料和企业设备信息，制定监测方案，进行有限元分析，施加混凝土自重、模板荷载、振捣荷载、施工人员设备等荷载，根据立杆轴力应力、支架系统位移等结果确定监测点位及监测方法，确定监测传感器监测频率，计算监测项目报警阈值并确定响应方案，如表1所示；
S3，现场确认监测点位的布置，连接RB-YF-008无线数据集中器，记录仪器初始值，进行仪器保护，并进行现场调试；RB-YF-008无线数据集中器安装于不易被破坏处并做好保护措施；
S4，自动化数据采集与传输，并进行智能数据管理；与设定的报警阈值进行比较，超出预警或报警限值即通过手机app进行报警；
S5，除周期性日常巡查外，当出现传感器电池耗尽或其他故障出现、传感器更换、数据无法上次和数据报警情况，进行人工巡查，保证监测数据的准确性。
优选的，所述监测点位包括位移监测点位、立杆轴力监测点位、立杆倾角监测点位、立杆基础沉降监测点位。
优选的，所述位移监测点位的布置步骤为：
(1)选择高大支模架的立杆四周两个相互垂直方向的高大支模架的立杆顶部监测水平位移，选择高大支模架的顶层角部和高大支模架的四边中部的立杆监测立杆竖向位移，选择有限元分析中高大支模架的层杆模板挠度较大处对应位置监测模板沉降位移；
(2)安装RB-YF-005拉绳式位移传感器，RB-YF-005拉绳式位移传感器的一端用扎带固定；
(3)用扎带穿过仪器传输部分外壳两端固定，使传输天线头部向上；
(4)将RB-YF-005拉绳式位移传感器另一端固定在混凝土梁、柱、剪力墙或桥墩既有稳定的参考点处；
(5)安装完仪器后，测量立杆初始位移值并记录；
(6)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(7)设置预设的监测频率和报警阈值。
优选的，所述立杆轴力监测点位的布置步骤为：
(1)选择有限元分析中内力较大高大支模架的杆件；
(2)在高大支模架的立杆顶部的可调撑托与模板底主楞之间安装荷载传感器；
(3)高大支模架的立杆受压轴心与传感器受力轴心重合，确保受力面与所监测的压力方向垂直并紧贴被监测对象，传感器与立杆、面板或楞梁间应保持紧密接触，接触面应平整以保证接触均匀；
(4)安装完仪器后，测量立杆轴力初始倾斜值并记录；
(5)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(6)设置预设的监测频率和报警阈值。
优选的，所述立杆倾角监测点位的布置步骤为：
(1)选择有限元分析中位移较大的高大支模架的立杆，用全站仪测量出仪器待安装位置到地面高差；
(2)保持固定高差，在选择的有限元分析中位移较大的高大支模架的立杆上端部不易被破坏处用水平尺找平，安装仪器支架，将RB-YF-003高精度倾角仪天线位置朝外，并用螺栓锚固；
(3)安装完仪器后，测量立杆倾角初始倾斜值并记录；
(4)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(5)设置预设的监测频率和报警阈值。
优选的，所述立杆基础沉降监测点位的布置步骤为：
(1)选择高大支模架的四角立杆，用全站仪测量出仪器待安装位置到地面高差；
(2)保持固定高差，用水平尺找平安装测墩支架，并固定RB-YF-007压差式静力水准仪；
(3)基点附近安装储液罐，保证连接基点、储液罐及静力水准仪间的PU管处于缓角上升状态，以保证液体流动性；
(4)安装通液管，根据各测点间的距离截取通液管并串接，通液管的一端与储液罐连接，通液管的另一端临时连接液桶用于回收液体；
(5)储液罐灌液，排空通液管线路中的空气；
(6)将通液管与液桶相连一端用锁扣封闭；
(7)固定通液管并保护；
(8)读出各RB-YF-007静力水准仪读数，保证基准点和各沉降观测点的静力水准仪液位浮至全量程的中间值；
(9)连接静力水准仪数据线并保护，安装静力水准仪保护罩；
(10)仪器校零、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(11)设置预设的监测频率和报警阈值。
如图2所示，所述自动化数据采集与传输包括传感器系统1、无线数据集中器2和企业云平台3；传感器系统安装的电子线路板转换传感器信号输出的电信号通过E32无线串口模块经过lora无线传输至RB-YF-008无线数据集中器的E32无线串口模块，所述的RB-YF-008无线数据集中器的电子线路板及4G透传模块，将数据通过4G网络传输至企业云平台服务器。
优选的，所述智能数据管理包括云平台监测数据的实时分析、自动报警、数据存储；所述数据实时分析包括数据预处理模块和实时显示模块。
所述自动报警，为监测数据值与预设的三级报警阈值比较，超出报警阈值即通过手机app进行报警。所述的三级预警值为预警最大限值、80％预警最大限值、60％预警最大限值。所述的预警最大限值由规定选用如表1所示，并根据高大支模架的特点进行调整。
表1预设的自动化监测工法的预警最大限值和监测频率
Figure BDA0002993552310000131
注：1.H为传感器安装高度(mm)，L为支撑结构搭设跨度(mm)，B为模板计算跨度(mm)；θ为立杆倾角监测报警值(°)；d为水平位移监测报警值(mm)；l为被监测立杆段高度(mm)。
优选的，所述立杆基础沉降监测点位的数据预处理模块的处理过程：
假设立杆基础沉降沉降RB-YF-007静力水准仪读取的值为ΔH，那么测点高程h为：
h＝X-ΔX+ΔH；
其中，ΔX是人工测量的测点中转点高程与基准点高程的高差；
X是人工测量的基准点高程；
沉降值S的计算公式为：
S＝hi-h0；
其中，hi是每次监测得到的测点高程；
h0是监测点高程的初始值。
优选的，所述立杆倾角监测点位的数据预处理模块的处理过程：
假设立杆倾角初始倾斜值为θ，则倾斜率δ为：
δ＝1000tan(θ)。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述工法的步骤为：
(1)现场勘测，了解委托方(建设方)和相关单位的具体要求，收集高大支模架的详细工程信息，复核相关资料，确定拟监测项目实施可行性；
(2)根据工程资料和企业设备信息，制定监测方案，进行有限元分析，确定监测点位及监测方法，确定监测传感器监测频率，计算监测项目报警阈值并确定响应方案；
(3)现场确认监测点位的布置，连接RB-YF-008无线数据集中器，记录仪器初始值，进行仪器保护，并进行现场调试；
(4)自动化数据采集与传输，并进行智能数据管理；
(5)除周期性日常巡查外，当出现传感器电池耗尽或其他故障出现、传感器更换、数据无法上次和数据报警情况，进行人工巡查。
2.根据权利要求1所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述监测点位包括位移监测点位、立杆轴力监测点位、立杆倾角监测点位、立杆基础沉降监测点位。
3.根据权利要求2所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述位移监测点位的布置步骤为：
(1)选择高大支模架的立杆四周两个相互垂直方向的高大支模架的立杆顶部监测水平位移，选择高大支模架的顶层角部和高大支模架的四边中部的立杆监测立杆竖向位移，选择有限元分析中高大支模架的层杆模板挠度较大处对应位置监测模板沉降位移；
(2)安装RB-YF-005拉绳式位移传感器，RB-YF-005拉绳式位移传感器的一端用扎带固定；
(3)用扎带穿过仪器传输部分外壳两端固定，使传输天线头部向上；
(4)将RB-YF-005拉绳式位移传感器另一端固定在混凝土梁、柱、剪力墙或桥墩既有稳定的参考点处；
(5)安装完仪器后，测量立杆初始位移值并记录；
(6)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(7)设置预设的监测频率和报警阈值。
4.根据权利要求2所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述立杆轴力监测点位的布置步骤为：
(1)选择有限元分析中内力较大高大支模架的杆件；
(2)在高大支模架的立杆顶部的可调撑托与模板底主楞之间安装荷载传感器；
(3)高大支模架的立杆受压轴心与传感器受力轴心重合；
(4)安装完仪器后，测量立杆轴力初始倾斜值并记录；
(5)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(6)设置预设的监测频率和报警阈值。
5.根据权利要求2所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述立杆倾角监测点位的布置步骤为：
(1)选择有限元分析中位移较大的高大支模架的立杆，用全站仪测量出仪器待安装位置到地面高差；
(2)保持固定高差，在选择的有限元分析中位移较大的高大支模架的立杆上端部不易被破坏处用水平尺找平，安装仪器支架，将RB-YF-003高精度倾角仪天线位置朝外，并用螺栓锚固；
(3)安装完仪器后，测量立杆倾角初始倾斜值并记录；
(4)接入电脑、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(5)设置预设的监测频率和报警阈值。
6.根据权利要求2所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述立杆基础沉降监测点位的布置步骤为：
(1)选择高大支模架的四角立杆，用全站仪测量出仪器待安装位置到地面高差；
(2)保持固定高差，用水平尺找平安装测墩支架，并固定RB-YF-007压差式静力水准仪；
(3)基点附近安装储液罐；
(4)安装通液管，根据各测点间的距离截取通液管并串接，通液管的一端与储液罐连接，通液管的另一端临时连接液桶；
(5)储液罐灌液，排空通液管线路中的空气；
(6)将通液管与液桶相连一端用锁扣封闭；
(7)固定通液管并保护；
(8)读出各RB-YF-007静力水准仪读数；
(9)连接静力水准仪数据线并保护，安装静力水准仪保护罩；
(10)仪器校零、现场调试设备，确认设备工作正常且已接入安全云平台；
(11)设置预设的监测频率和报警阈值。
7.根据权利要求1所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述自动化数据采集与传输包括传感器系统、无线数据集中器和企业云平台；传感器系统安装的电子线路板转换传感器信号输出的电信号通过E32无线串口模块经过lora无线传输至RB-YF-008无线数据集中器的E32无线串口模块，所述的RB-YF-008无线数据集中器的电子线路板及4G透传模块，将数据通过4G网络传输至企业云平台服务器。
8.根据权利要求1所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述智能数据管理包括云平台监测数据的实时分析、自动报警、数据存储；所述数据实时分析包括数据预处理模块和实时显示模块。
9.根据权利要求8所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述立杆基础沉降监测点位的数据预处理模块的处理过程：
假设立杆基础沉降RB-YF-007静力水准仪读取的值为ΔH，那么测点高程h为：
h＝X-ΔX+ΔH；
其中，ΔX是人工测量的测点中转点高程与基准点高程的高差；
X是人工测量的基准点高程；
沉降值S的计算公式为：
S＝hi-h0；
其中，hi是每次监测得到的测点高程；
h0是监测点高程的初始值。
10.根据权利要求8所述的一种高大支模架的自动化监测工法，其特征在于，所述立杆倾角监测点位的数据预处理模块的处理过程：
假设立杆倾角初始倾斜值为θ，则倾斜率δ为：
δ＝1000tan(θ)。
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