CN114111905A - 一种高边坡施工脚手架安全监测系统 - Google Patents

一种高边坡施工脚手架安全监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高边坡施工脚手架安全监测系统，涉及安全监测技术领域，其技术方案要点是：多个所述传感器组，用于检测脚手架相应位置处的各种指标信息，并将所有的指标信息传输至数据采集模块；所述数据采集模块，用于将所有的指标信息依据指标类型分类后得到相应指标的指标信息序列；所述第一处理模块，用于将指标信息序列与相应指标的指标阈值序列一一对比分析，若存在指标信息序列中的指标信息超出相应指标阈值序列中的指标阈值，则输出预警信号；所述预警模块，用于响应于预警信号后作出预警动作。本发明具有监测灵敏度高、结构简单、维护方便等优点，且实现了自动化监测预警，可应用于恶劣环境的监测。

Description

一种高边坡施工脚手架安全监测系统
技术领域
本发明涉及安全监测技术领域，更具体地说，它涉及一种高边坡施工脚手架安全监测系统。
背景技术
在高边坡施工过程中，往往需要搭建脚手架。脚手架对高边坡施工作业提供了操作空间以及一定的安全防护，但是，由于高边坡地质、地形条件复杂，脚手架的搭设难度极大，牢固性也不如其他工程，因此，必须对超过一定高度和规模的高边坡脚手架进行安全监测，避免发生事故。
目前，对于高边坡施工脚手架安全监测方法主要是通过经纬仪、水准仪、全站仪等测量仪器，对脚手架的监测点进行测量观察，进而分析脚手架的变化情况，这种方法存在的问题是：需要多人作业，外业作业量大，在不利天气和夜晚监测不便，准确性低，不能准确获得脚手架变形位置和方向，不能提供预警。
因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的高边坡施工脚手架安全监测系统是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高边坡施工脚手架安全监测系统，监测精度高、可开展多点监测、结构简单、维护方便、预警及时以及预警灵活性较强的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高边坡施工脚手架安全监测系统，包括数据采集模块、第一处理模块、预警模块以及多个传感器组，多个传感器组安装在脚手架的不同位置；
多个所述传感器组、数据采集模块、第一处理模块、预警模块依次通信连接；
多个所述传感器组，用于检测脚手架相应位置处的各种指标信息，并将所有的指标信息传输至数据采集模块；
所述数据采集模块，用于将所有的指标信息依据指标类型分类后得到相应指标的指标信息序列；
所述第一处理模块，用于将指标信息序列与相应指标的指标阈值序列一一对比分析，若存在指标信息序列中的指标信息超出相应指标阈值序列中的指标阈值，则输出预警信号；
所述预警模块，用于响应于预警信号后作出预警动作。
进一步的，该系统还包括第二处理模块和数据传输模块，数据传输模块、数据采集模块、第一处理模块均与第二处理模块通信连接；
所述第二处理模块，响应于预警信号后启动，并在启动后从数据采集模块中调取所有指标的指标信息序列进行建模预测分析，得到模型预测结果；
所述数据传输模块，用于将模型预测结果以无线传输方式传输至用户终端进行显示。
进一步的，所述第二处理模块包括：
调取单元，用于从数据采集模块中调取所有指标的指标信息序列；
分类单元，用于将所有指标的指标信息序列分为建模基础信息和预测附加信息；
处理单元，用于根据建模基础信息中的指标信息序列构建不同变形类型下的轴向变形拟合曲线，并从轴向变形拟合曲线中截取得到脚手架中不同杆体在同一轴方向上的变形量序列；
建模单元，用于根据同一变形类型下的变形量序列依次完成单一轴方向的建模后得到单因素模型，下一个轴方向的建模是以上一个轴方向的建模模型为基础进行平移、旋转处理，并将不同变形类型下的单因素模型融合后得到变形模拟模型；
分析单元，用于将预测附加信息加载在变形模拟模型上，模拟采集变形模拟模型在预设时间段内的变形实时数据。
进一步的，所述轴向变形拟合曲线包括X轴变形拟合曲线、Y轴变形拟合曲线和Z轴变形拟合曲线。
进一步的，所述建模基础信息包括位移方向、位移量、倾斜角度和倾角方向；所述预测附加信息包括振动频率和强度。
进一步的，所述变形类型包括位移变形和倾斜变形。
进一步的，所述传感器组包括三轴加速度传感器、振动传感器、倾斜传感器、陀螺仪和三轴磁场传感器。
进一步的，所述传感器组安装在脚手架中的横杆、纵杆或扣件处。
进一步的，多个所述传感器组分布在脚手架中不同行、列位置。
进一步的，所述预警模块为蜂鸣器、警示灯、信号发射器中的任意组合。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，能够对脚手架的多个点位进行测量观察，当其中一个指标超出相应的阈值时及时发出预警信号，具有监测灵敏度高、结构简单、维护方便等优点，且实现了自动化监测预警，可应用于恶劣环境的监测；
2、本发明在因超出阈值而预警后，能够对所有检测到的指标信息进行分类、曲线构建等操作，并依据处理结果建立相应的三维模型，一方面可为用户提供更加直观的监测数据，另一方面可依据变形模拟模型从整体的位移和倾斜来分析脚手架的变形情况，从而判断阈值预警的真实可靠性，若从变形模拟模型得出的变形结果显示脚手架处于安全范围内时，则可以控制预警模块停止响应预警信号；此外，将预测附加信息加载在变形模拟模型上，可对未来预设时间段内的变形情况进行模拟预测分析，方便用户提前做出应对措施；
3、本发明在变形模拟模型的构建过程中从三维坐标系中的X、Y、Z三个轴线方向依次进行单因素建模，既可以使得建模过程有序进行，实现了脚手架模型的层次性划分，方便后期对变形模拟模型的某个因素或层次进行修改，同时也有利于用户提取部分数据进行独立分析。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的安装结构示意图；
图2是本发明实施例中的工作原理图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1、脚手架；2、传感器组；3、数据采集模块；4、第一处理模块；5、预警模块；6、第二处理模块；7、调取单元；8、分类单元；9、处理单元；10、建模单元；11、分析单元；12、数据传输模块；13、供电模块；14、太阳能电池板；15、蓄电池。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：一种高边坡施工脚手架安全监测系统，如图1与图2所示，包括数据采集模块3、第一处理模块4、预警模块5、多个传感器组2以及系统供电的供电模块13，多个传感器组2安装在脚手架1的不同位置。多个传感器组2、数据采集模块3、第一处理模块4、预警模块5依次通信连接。多个传感器组2，用于检测脚手架1相应位置处的各种指标信息，并将所有的指标信息传输至数据采集模块3。数据采集模块3，用于将所有的指标信息依据指标类型分类后得到相应指标的指标信息序列。第一处理模块4，用于将指标信息序列与相应指标的指标阈值序列一一对比分析，若存在指标信息序列中的指标信息超出相应指标阈值序列中的指标阈值，则输出预警信号。预警模块5，用于响应于预警信号后作出预警动作。
在本实施例中，供电模块13由太阳能电池板14和蓄电池15组成，将太阳能板安装在脚手架1附近边坡或脚手架1上的开阔位置，蓄电池15安装在太阳能电池板14下部，蓄电池15与太阳能板的电线接通。供电模块13还可以直接连接电力系统，也可以采用干电池供电。
此外，预警模块5可以设置为多个，对于多个传感器组2可以实现分批次、分组预警处理。
本发明能够对脚手架1的多个点位进行测量观察，当其中一个指标超出相应的阈值时及时发出预警信号，具有监测灵敏度高、结构简单、维护方便等优点，且实现了自动化监测预警，可应用于恶劣环境的监测。
此外，该系统还包括第二处理模块6和数据传输模块12，数据传输模块12、数据采集模块3、第一处理模块4均与第二处理模块6通信连接；第二处理模块6，响应于预警信号后启动，并在启动后从数据采集模块3中调取所有指标的指标信息序列进行建模预测分析，得到模型预测结果；数据传输模块12，用于将模型预测结果以无线传输方式传输至用户终端进行显示。
第二处理模块6包括调取单元7、分类单元8、处理单元9、建模单元10和分析单元11。调取单元7，用于从数据采集模块3中调取所有指标的指标信息序列。分类单元8，用于将所有指标的指标信息序列分为建模基础信息和预测附加信息。处理单元9，用于根据建模基础信息中的指标信息序列构建不同变形类型下的轴向变形拟合曲线，并从轴向变形拟合曲线中截取得到脚手架1中不同杆体在同一轴方向上的变形量序列。建模单元10，用于根据同一变形类型下的变形量序列依次完成单一轴方向的建模后得到单因素模型，下一个轴方向的建模是以上一个轴方向的建模模型为基础进行平移、旋转处理，并将不同变形类型下的单因素模型融合后得到变形模拟模型。分析单元11，用于将预测附加信息加载在变形模拟模型上，模拟采集变形模拟模型在预设时间段内的变形实时数据。
在本实施例中，若第二处理模块6判断阈值预警真实可靠，则可以向预警模块5发出延时响应信号，或向预警模块5发出响应加强信号，例如，加强声音响应的响度，灯光响应的光照强度，信号响应的频次等；与此，同时通过数据传输模块12以短信、电话、语音、邮件等方式向预先绑定地址的用户终端发出相关信息。反之，则可以向预警模块5发出停止响应信号。
本发明能够对所有检测到的指标信息进行分类、曲线构建等操作，并依据处理结果建立相应的三维模型，一方面可为用户提供更加直观的监测数据，另一方面可依据变形模拟模型从整体的位移和倾斜来分析脚手架1的变形情况，从而判断阈值预警的真实可靠性，若从变形模拟模型得出的变形结果显示脚手架1处于安全范围内时，则可以控制预警模块5停止响应预警信号；此外，将预测附加信息加载在变形模拟模型上，可对未来预设时间段内的变形情况进行模拟预测分析，方便用户提前做出应对措施。
在本实施例中，轴向变形拟合曲线包括X轴变形拟合曲线、Y轴变形拟合曲线和Z轴变形拟合曲线。本发明在变形模拟模型的构建过程中从三维坐标系中的X、Y、Z三个轴线方向依次进行单因素建模，既可以使得建模过程有序进行，实现了脚手架1模型的层次性划分，方便后期对变形模拟模型的某个因素或层次进行修改，同时也有利于用户提取部分数据进行独立分析。
在本实施例中，建模基础信息包括位移方向、位移量、倾斜角度和倾角方向；预测附加信息包括振动频率和强度。
在本实施例中，变形类型包括位移变形和倾斜变形。
在本实施例中，传感器组2包括三轴加速度传感器、振动传感器、倾斜传感器、陀螺仪和三轴磁场传感器。
在本实施例中，传感器组2安装在脚手架1中的横杆、纵杆或扣件处，也可以是至少两种的组合。
如图1所示，在本实施例中，多个传感器组2分布在脚手架1中不同行、列位置。其中，不同行列为在脚手架1上做网格化处理，不存在两个传感器组2完成处于同一方向上。
在本实施例中，预警模块5为蜂鸣器、警示灯、信号发射器中的任意组合。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，包括数据采集模块(3)、第一处理模块(4)、预警模块(5)以及多个传感器组(2)，多个传感器组(2)安装在脚手架(1)的不同位置；
多个所述传感器组(2)、数据采集模块(3)、第一处理模块(4)、预警模块(5)依次通信连接；
多个所述传感器组(2)，用于检测脚手架(1)相应位置处的各种指标信息，并将所有的指标信息传输至数据采集模块(3)；
所述数据采集模块(3)，用于将所有的指标信息依据指标类型分类后得到相应指标的指标信息序列；
所述第一处理模块(4)，用于将指标信息序列与相应指标的指标阈值序列一一对比分析，若存在指标信息序列中的指标信息超出相应指标阈值序列中的指标阈值，则输出预警信号；
所述预警模块(5)，用于响应于预警信号后作出预警动作。
2.根据权利要求1所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，该系统还包括第二处理模块(6)和数据传输模块(12)，数据传输模块(12)、数据采集模块(3)、第一处理模块(4)均与第二处理模块(6)通信连接；
所述第二处理模块(6)，响应于预警信号后启动，并在启动后从数据采集模块(3)中调取所有指标的指标信息序列进行建模预测分析，得到模型预测结果；
所述数据传输模块(12)，用于将模型预测结果以无线传输方式传输至用户终端进行显示。
3.根据权利要求2所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，所述第二处理模块(6)包括：
调取单元(7)，用于从数据采集模块(3)中调取所有指标的指标信息序列；
分类单元(8)，用于将所有指标的指标信息序列分为建模基础信息和预测附加信息；
处理单元(9)，用于根据建模基础信息中的指标信息序列构建不同变形类型下的轴向变形拟合曲线，并从轴向变形拟合曲线中截取得到脚手架(1)中不同杆体在同一轴方向上的变形量序列；
建模单元(10)，用于根据同一变形类型下的变形量序列依次完成单一轴方向的建模后得到单因素模型，下一个轴方向的建模是以上一个轴方向的建模模型为基础进行平移、旋转处理，并将不同变形类型下的单因素模型融合后得到变形模拟模型；
分析单元(11)，用于将预测附加信息加载在变形模拟模型上，模拟采集变形模拟模型在预设时间段内的变形实时数据。
4.根据权利要求3所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，所述轴向变形拟合曲线包括X轴变形拟合曲线、Y轴变形拟合曲线和Z轴变形拟合曲线。
5.根据权利要求3所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，所述建模基础信息包括位移方向、位移量、倾斜角度和倾角方向；所述预测附加信息包括振动频率和强度。
6.根据权利要求3所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，所述变形类型包括位移变形和倾斜变形。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，所述传感器组(2)包括三轴加速度传感器、振动传感器、倾斜传感器、陀螺仪和三轴磁场传感器。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，所述传感器组(2)安装在脚手架(1)中的横杆、纵杆或扣件处。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，多个所述传感器组(2)分布在脚手架(1)中不同行、列位置。
10.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高边坡施工脚手架安全监测系统，其特征是，所述预警模块(5)为蜂鸣器、警示灯、信号发射器中的任意组合。
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