CN113532542A - 一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，包括受力监测和状态分析模块，无线吊钩监测模块，以及分析处理模块，分析处理模块上连接有声光报警模块；本发明的优点：由于受力监测和状态分析模块安装在塔桅结构的两个标准节之间，无线吊钩监测模块安装在吊钩与钢丝绳之间，因此，能实时的监测塔桅结构工作状态，以及吊钩所受载荷的实时监测，分析处理模块对实时监测数据和安全预警阈值进行实时分析对比，当实时监测数据超出安全预警阈值时，分析处理模块触发声光报警模块发出报警指令，声光报警模块发出声音和闪光报警信号，从而实现对塔桅结构工作状态的实时安全分析与预警，整个监测系统具有无需人工干预，节省了安全监控人员。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统。
背景技术
工程建设中使用了大量的高耸形塔桅结构，用以承受较大的载荷，为减轻重量、提高承载能力，此种结构普遍采用空间格构式框架结构形式，如塔式起重机(塔吊)的塔身、施工升降机(施工电梯)的承力架、起重龙门架的架体、架空输电线路铁塔组装用抱杆。
上述塔桅结构在设计时都限定了能承受的最大极限载荷，称为额定载荷。部分塔桅结构在不同的工作状态下，其额定载荷是不同的。以塔式起重机为例，当起吊的载荷(重物)处于吊臂不同位置时，塔式起重机所允许起吊的载荷(重物)重量是不同的，距离塔身越远，所允许起吊的载荷(重物)越小，当实际承受的载荷超出限定的极限载荷(额定载荷)时，塔桅结构可能发生功能丧失，甚至失效破坏，从而导致较大的人员伤亡和财产损失，由于工程建设现场环境复杂，存在诸多不确定或无法控制的因素，如承受的载荷不明确、起吊重物时歪拉斜拽、安装不合理、部分辅助拉线未能起到作用等，上述因素都可能导致塔桅结构承受超出其设计的额定载荷，从而面临巨大的安全风险。
目前部分塔桅结构安装了监测装置，用于对塔桅结构进行监测和限制。如塔式起重机可安装起重量限制器、起重力矩限制器等，但装置较为复杂；架空输电线路铁塔组装用抱杆目前正尝试在拉线和承托绳上安装拉力传感器，但如安装并联式拉力传感器，测量精度低，如安装串联式拉力传感器，由于抱杆将随着铁塔的组装升高而逐步提升高度，将严重影响施工操作，装拆不方便，实用性差。
发明内容
本发明所要达到的目的就是提供一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，可实现对塔桅结构受力情况的实时监测以及安全分析与预警。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，包括安装在塔桅结构的两个标准节之间的受力监测和状态分析模块，安装在吊钩与钢丝绳之间的无线吊钩监测模块，以及用于接收监测数据的分析处理模块，所述分析处理模块上连接有声光报警模块。
优选的，所述受力监测和状态分析模块包括边缘计算模块，具有中空结构的框架，实时监测塔桅结构标准节受力状态的受力监测模块，以及实时监测塔桅结构在两个竖直平面内的倾角变化的倾角监测模块，所述边缘计算模块、受力监测模块和倾角监测模块均设置在框架上，所述倾角监测模块与边缘计算模块相连，所述无线吊钩监测模块与边缘计算模块相连，所述边缘计算模块与分析处理模块相连，所述受力监测模块与分析处理模块相连，所述框架安装在塔桅结构两个标准节之间。
优选的，所述框架包括若干个连接座，以及若干根连接杆，相邻两根连接杆之间均设有一个连接座，所述受力监测模块设置在连接座内，所述倾角监测模块设置在相邻两根连接杆内，所述边缘计算模块设置在连接杆内。
优选的，所述连接座包括上连接板、下连接板和设置在上连接板和下连接板之间的连接柱，所述受力监测模块设置在下连接板和上连接板之间，所述上连接板和下连接板上均设有连接塔桅结构的连接孔。
优选的，所述连接孔设有两个，其中一个连接孔沿框架的水平方向设置，另外一个连接孔沿框架的竖直方向设置，且两个所述连接孔均为条形孔。
优选的，沿长度方向所述连接杆上设有空心槽，所述倾角监测模块、边缘计算模块均设置在空心槽内。
优选的，所述空心槽内设有电源模块，所述边缘计算模块、受力监测模块和倾角监测模块均与电源模块相连。
优选的，所述上连接板的厚度等于下连接板的厚度，且连接杆的壁厚等于上连接板的厚度。
优选的，所述连接杆上设有无线数据收发模块，所述边缘计算模块、受力监测模块均通过无线数据收发模块与分析处理模块相连。
优选的，所述受力监测模块为拉力监测模块或压力监测模块。
综上所述，本发明的优点：通过分析处理模块接收受力监测和状态分析模块以及无线吊钩监测模块的监测数据，由于受力监测和状态分析模块安装在塔桅结构的两个标准节之间，无线吊钩监测模块安装在吊钩与钢丝绳之间，因此，能实时的监测塔桅结构工作状态，以及吊钩所受载荷的实时监测，分析处理模块对实时监测数据和安全预警阈值进行实时分析对比，并将处理结果进行存储，当实时监测数据超出安全预警阈值时，分析处理模块触发声光报警模块发出报警指令，声光报警模块发出声音和闪光报警信号，从而实现对塔桅结构工作状态的实时安全分析与预警，整个监测系统具有无需人工干预，节省了安全监控人员，实时计算当前状态预警阈值，以及报警准确的优点，整体安装拆卸方便，可实现重复使用，提高了实用性能，其次，声光报警模块能同时发出声音和闪光报警信号，从而使其适应了不同环境下的监测预警，提高了安全性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统使用时的结构示意图；
图2为本发明中受力监测和状态分析模块的结构示意图；
图3为本发明中框架的结构示意图；
图4为本发明中框架的俯视图。
附图标记：
1受力监测和状态分析模块、11边缘计算模块、12框架、121连接座、122连接杆、123上连接板、124下连接板、125连接柱、126连接孔、127空心槽、13受力监测模块、14倾角监测模块、15电源模块、16无线数据收发模块、2无线吊钩监测模块、3分析处理模块、4声光报警模块、5标准节。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，包括安装在塔桅结构的两个标准节5之间的受力监测和状态分析模块1，安装在吊钩与钢丝绳之间的无线吊钩监测模块2，以及用于接收监测数据的分析处理模块3，所述分析处理模块3上连接有声光报警模块4。
通过分析处理模块3接收受力监测和状态分析模块1以及无线吊钩监测模块2的监测数据，由于受力监测和状态分析模块1安装在塔桅结构的两个标准节之间，无线吊钩监测模块2安装在吊钩与钢丝绳之间，因此，能实时的监测塔桅结构工作状态，以及吊钩所受载荷的实时监测，分析处理模块3对实时监测数据和安全预警阈值进行实时分析对比，并将处理结果进行存储，当实时监测数据超出安全预警阈值时，分析处理模块3触发声光报警模块4发出报警指令，声光报警模块4发出声音和闪光报警信号，从而实现对塔桅结构工作状态的实时安全分析与预警，整个监测系统具有无需人工干预，节省了安全监控人员，实时计算当前状态预警阈值，以及报警准确的优点，整体安装拆卸方便，可实现重复使用，提高了实用性能，其次，声光报警模块4能同时发出声音和闪光报警信号，从而使其适应了不同环境下的监测预警，提高了安全性能。
所述受力监测和状态分析模块1包括边缘计算模块11，具有中空结构的框架12，实时监测塔桅结构标准节受力状态的受力监测模块13，以及实时监测塔桅结构在两个竖直平面内的倾角变化的倾角监测模块14，所述边缘计算模块11、受力监测模块13和倾角监测模块14均设置在框架12上，所述倾角监测模块14与边缘计算模块11相连，所述无线吊钩监测模块2与边缘计算模块11相连，所述边缘计算模块11与分析处理模块3相连，所述受力监测模块13与分析处理模块3相连，所述框架12安装在塔桅结构两个标准节之间，将受力监测和状态分析模块1设置成框架12、受力监测模块13、倾角监测模块14和边缘计算模块11，框架12能实现整个受力监测和状态分析模块1形成一个整体，安装拆卸方便，可实现重复使用，综合成本低，而且框架12设置成中空结构，能避免与塔桅结构安装的钢丝绳等零部件的干涉，而且能保证整个受力监测和状态分析模块1外形无突出部位，提高了安全性能，边缘计算模块11能对监测数据进行实时接收并实时的分析塔桅结构的安全预警阈值，而且能将安全预警阈值实时传输至分析处理模块3。
所述框架12包括若干个连接座121，以及若干根连接杆122，相邻两根连接杆122之间均设有一个连接座121，所述受力监测模块13设置在连接座121内，所述倾角监测模块14设置在相邻两根连接杆122内，所述边缘计算模块11设置在连接杆122内，由于塔桅结构标准节由四根主弦杆主要承受并传递载荷的特点，因此，本实施例中的连接座121和连接杆122的数量与主弦杆的数量相对应，采用四根连接杆122和四个连接座121，保证每根主弦杆对应位置设置一个受力监测模块13，实现了四根主弦杆受力的实时监测，将倾角监测模块14设置在相邻两根连接杆122内，监测效率好，安装拆卸方便。
所述连接座121包括上连接板123、下连接板124和设置在上连接板123和下连接板124之间的连接柱125，所述受力监测模块13设置在下连接板124和上连接板123之间，所述上连接板123和下连接板124上均设有连接塔桅结构的连接孔126，将连接座121设置成上连接板123、下连接板124和连接柱125的连接，方便受力监测模块13的安装固定，而且能保证受力监测模块13的固定质量，连接柱125不仅能实现上连接板123和下连接板124的连接，而且能增大连接座121的支撑强度，提高整体的固定质量，塔桅结构一般由多个标准节通过法兰和螺栓连接而成，因此，本实施例通过设置连接孔126实现螺栓的连接，连接可靠，安装拆卸方便，所述连接孔126设有两个，其中一个连接孔126沿框架12的水平方向设置，另外一个连接孔126沿框架12的竖直方向设置，且两个所述连接孔126均为条形孔，将连接孔126在连接座121上设置两个，能保证连接座121在安装时，同时受到水平方向和竖直方向的固定，提高了框架12的固定质量，其次，条形孔能使框架12能适应不同规格的螺栓连接，实用性能好。
沿长度方向所述连接杆122上设有空心槽127，所述倾角监测模块14、边缘计算模块11均设置在空心槽127内，空心槽127的设置，能实现倾角监测模块14和边缘计算模块11内置在连接杆122内，减少了倾角监测模块14、边缘计算模块11的损坏，安全性能好，所述空心槽127内设有电源模块15，所述边缘计算模块11、受力监测模块13和倾角监测模块14均与电源模块15相连，电源模块15的设置，能向边缘计算模块11、受力监测模块13和倾角监测模块14实现供电，将电源模块15设置在空心槽127内，能将电源模块15上与边缘计算模块11、受力监测模块13和倾角监测模块14分别连接的连接电源线布置在空心槽127内，保证了连接电源线的安全性能，所述上连接板123的厚度等于下连接板124的厚度，且连接杆122的壁厚等于上连接板123的厚度，能保证上连接板123与连接杆122连接处、下连接板124与连接杆122连接处的平稳性，便于连接杆122与连接座121的焊接，提高整个框架12的安装强度。
所述连接杆122上设有无线数据收发模块16，所述边缘计算模块11、受力监测模块13均通过无线数据收发模块16与分析处理模块3相连，无线数据收发模块16的设置，能保证监测数据通过无线传输方式，不仅能减少工程建设的影响，而且能保证监测数据传输的准确性和可靠性，所述受力监测模块13为拉力监测模块或压力监测模块，能根据主弦杆的实际受力情况进行实时监测，如拉力或压力，满足不同的安装需求。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：包括安装在塔桅结构的两个标准节之间的受力监测和状态分析模块，安装在吊钩与钢丝绳之间的无线吊钩监测模块，以及用于接收监测数据的分析处理模块，所述分析处理模块上连接有声光报警模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述受力监测和状态分析模块包括边缘计算模块，具有中空结构的框架，实时监测塔桅结构标准节受力状态的受力监测模块，以及实时监测塔桅结构在两个竖直平面内的倾角变化的倾角监测模块，所述边缘计算模块、受力监测模块和倾角监测模块均设置在框架上，所述倾角监测模块与边缘计算模块相连，所述无线吊钩监测模块与边缘计算模块相连，所述边缘计算模块与分析处理模块相连，所述受力监测模块与分析处理模块相连，所述框架安装在塔桅结构两个标准节之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述框架包括若干个连接座，以及若干根连接杆，相邻两根连接杆之间均设有一个连接座，所述受力监测模块设置在连接座内，所述倾角监测模块设置在相邻两根连接杆内，所述边缘计算模块设置在连接杆内。
4.根据权利要求3所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述连接座包括上连接板、下连接板和设置在上连接板和下连接板之间的连接柱，所述受力监测模块设置在下连接板和上连接板之间，所述上连接板和下连接板上均设有连接塔桅结构的连接孔。
5.根据权利要求4所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述连接孔设有两个，其中一个连接孔沿框架的水平方向设置，另外一个连接孔沿框架的竖直方向设置，且两个所述连接孔均为条形孔。
6.根据权利要求4所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：沿长度方向所述连接杆上设有空心槽，所述倾角监测模块、边缘计算模块均设置在空心槽内。
7.根据权利要求6所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述空心槽内设有电源模块，所述边缘计算模块、受力监测模块和倾角监测模块均与电源模块相连。
8.根据权利要求6所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述上连接板的厚度等于下连接板的厚度，且连接杆的壁厚等于上连接板的厚度。
9.根据权利要求3所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述连接杆上设有无线数据收发模块，所述边缘计算模块、受力监测模块均通过无线数据收发模块与分析处理模块相连。
10.根据权利要求2所述的一种用于塔桅结构的整体式受力状态实时监测系统，其特征在于：所述受力监测模块为拉力监测模块或压力监测模块。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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