CN114215279A - 一种金属屋面故障实时监测支座系统 - Google Patents

Abstract

一种金属屋面故障实时监测支座系统，包括一体式支座、数据传输单元和监控终端；一体式支座包括支座本体、检测装置和数据处理及发送单元；支座本体固定于金属屋面的锁边位置处；检测装置安装在支座本体上，用于检测支座本体两侧与金属屋面的距离；数据处理及发送单元嵌入支座本体内部，用于通过数据传输单元将检测装置的检测数据发送至检测终端；监控终端用于对检测数据进行分析，判断金属屋面是否存在故障；本发明通过一体化的设计，既能节省安装空间，又便于对整套装置进行安装，同时能够更加精准的对应需监测的屋面部位，直观反映屋面的状态；能够及时对出现风掀等现象的支座进行重新加固或是更换屋面。

Description

一种金属屋面故障实时监测支座系统

技术领域

本发明涉及故障监测领域，特别涉及一种金属屋面故障实时监测支座系统。

背景技术

金属屋面是由金属面板与支承体系组成,不承担主体结构荷载，且与水平方向夹角小于75°的建筑围护结构。随着金属屋面相关技术的发展，目前金属屋面已经是建筑行业中不可或缺的重要组成部分，在实际建筑领域里已经成为最常用的一种屋面材料。金属屋面系统在工程中通常承担着防水、承重等建筑和结构功能,无论是大型机场还是一些工厂厂房都广泛应用着金属屋面，其性能质量直接关系到建筑物系统的使用和安全。由于结构的原因，当风荷载作用时，屋面同时承受下部强大的压力和上部的吸力，使得在恶劣的气候条件下金属屋面会频频遭遇掀开破坏。近年来,金属屋面系统因质量轻﹑板材薄、板间机械咬合强度低等特点,在台风、风暴等恶劣气象条件的影响下,常发生屋面金属表层被风掀起的事件。其中，金属屋面抗风揭能力最薄弱的地方位于支座与屋面板的锁边处,目前一些加固措施主要是通过在支座和屋面板的锁边位置增加抗风加强夹,能够显著提高屋面的抗风揭能力,且加强夹间距越密,屋面系统的抗风揭能力越强。但是在实际应用时，因为屋面需要适应各种外界环境，所以虽然有加固装置，但是随着使用年限的增加，也会发生松动造成屋面被风掀等安全事故。

因此，对于屋面的实时监测在屋面故障诊断领域就显得尤为重要，我们急需一套装置能够实时进行屋面故障的监测，一旦发生风掀现象，能够及时预警，并对所造成的故障进行诊断，第一时间对屋面进行检修，这样可以在早期破坏程度可控范围内进行维修，避免进一步由弹性形变变为塑性形变，发生不可逆转的损害。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种金属屋面故障实时监测支座系统能够实时监测金属屋面的情况，及时的通过监测系统得到屋面系统的状态，并能在发生风掀等故障的第一时间准确得到反馈信息对屋面进行维修，降低屋面安全事故发生率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，包括一体式支座、数据传输单元和监控终端；所述一体式支座包括支座本体、检测装置和数据处理及发送单元；所述支座本体固定于金属屋面的锁边位置处；所述检测装置安装在所述支座本体上，用于检测所述支座本体两侧与金属屋面的距离；所述数据处理及发送单元嵌入所述支座本体内部，用于通过所述数据传输单元将所述检测装置的检测数据发送至所述检测终端；所述监控终端用于对所述检测数据进行分析，判断金属屋面是否存在故障。

进一步的所述数据处理及发送单元按照统一的通讯协议将检测数据发送至所述数据传输单元。

进一步的，所述支座本体设置有外延板，所述数据处理及发送单元固定在所述外延板上。

进一步的，所述数据传输单元包括无线模块、边缘网关和云端服务器；所述检测装置的检测数据依次经所述无线模块和所述边缘网关发送到所述云端服务器，其中，所述边缘网关用于将所述检测数据通过通讯协议处理成云端服务器所规定的最终数据，所述云端服务器将最终数据上传至所述监控终端。

进一步的，所述监控终端包括中控设备和故障预警装置；所述中控设备接收所述云端服务器传来的最终数据，结合预先设定的安全阈值对该最终数据进行判断，生成预警等级；所述故障预警装置用于根据预警等级发出不同预警信号。

进一步的，所述监控终端还包括显示系统，所述显示系统与所述中控设备电连接，所述显示系统用于显示最终数据随时间变化的曲线图。

进一步的，所述监控终端还包括历史监控数据库，用于储存历史监控数据和回溯查询。

进一步的，所述一体式支座还包括一体化折弯件，所述一体化折弯件固定在所述支座本体的两侧边缘位置，所述检测装置固定在所述支座本体两侧的所述一体化折弯件的外表面。

进一步的，所述检测装置包括2个传感器，所述2个传感器分别固定在所述支座本体的两侧。

进一步的，所述一体式支座还包括电源模块，所述电源模块为检测装置和所述数据处理及发送单元供电。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供一种金属屋面故障实时监测支座系统，通过一体化的设计，在支座本体上通过螺栓固定外延板放置数据处理及发送单元，通过一体化折弯件固定检测装置，既能节省安装空间，又便于对整套装置进行安装，同时在支座上安装监测系统，能够更加精准的对应需监测的屋面部位，直观反映屋面的状态。同时引入数据传输单元将数据上传至边缘网关到监控终端，能够在中控室计算机屏幕上直观反映屋面的安全，从而能够及时对出现风掀等现象的支座进行重新加固或是更换屋面。

附图说明

图1为本发明提供的一体式支座三维结构图；

图2为本发明提供的一体式支座另一视角三维结构图；

其中，1-支座本体；2-检测装置；3-数据处理及发送单元；4-外延板；5-一体化折弯件。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面，将结合图1和图2对本发明进行具体说明：

一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，包括一体式支座、数据传输单元和监控终端；一体式支座包括支座本体1、检测装置2和数据处理及发送单元3；支座本体1固定于金属屋面的锁边位置处；检测装置2安装在支座本体1上，用于检测支座本体1两侧与金属屋面的距离；数据处理及发送单元3嵌入支座本体1内部，用于通过数据传输单元将检测装置2的检测数据发送至检测终端；监控终端用于对检测数据进行分析，判断金属屋面是否存在故障；通过一体化设计结构，将一体式支座与金属屋面的监测部位一一对应。

为了进一步实施上述技术方案，数据处理及发送单元3按照统一的通讯协议将检测数据发送至数据传输单元。

为了进一步实施上述技术方案，一体式支座还包括一体化折弯件5，一体化折弯件5固定在支座本体1的两侧边缘位置，检测装置2固定在支座本体1两侧的一体化折弯件5的外表面。

其中，检测装置2由两个传感器构成，分别固定在支座本体1的两侧，主要用来测量两边屋面风掀程度，当发生风掀事故时，会有明显的距离波动；数据处理单元则主要是通过单片机接收两个传感器传来的数据，实现通信协议的转换，并将处理后的数据发送至下一个单元。采取一体化折弯件5，将两个传感器固定在左右两侧，分别用来测定侧边风掀屋面的移动距离，另外数据处理及发送单元所包含的控制模块及电源模块等也通过外延板4子安装在支座上，形成一体化结构，便于支座的固定及安装。

为了进一步实施上述技术方案，支座本体1设置有外延板4，数据处理及发送单元3固定在外延板4上，外延板4通过螺栓固定在支座本体1上。

为了进一步实施上述技术方案，数据传输单元包括无线模块、边缘网关和云端服务器；无线模块接收检测装置2实时检测的检测数据并通过边缘网关发送到云端服务器，云端服务器将最终数据上传至监控终端。无线透传模块将数据发送单元传来的数据，在不经过处理的情况下进行传输，传送给云端服务器，方便后续进行监控终端显示界面的设计及故障预警显示系统的开发。

为了进一步实施上述技术方案，监控终端包括中控设备和故障预警装置，中控设备接收云端服务器传来的最终数据，结合预先设定的安全阈值对该最终数据进行判断，生成预警等级；故障预警装置用于根据预警等级发出不同预警信号。

为了进一步实施上述技术方案，监控终端还包括显示系统，显示系统与中控设备电连接，显示系统用于显示最终数据随时间变化的曲线图，通过显示系统界面显示目前两个传感器的测量数据，直观的曲线图形式反映了两个传感器随着时间变化的数值，同时引入分级预警的思路，通过前期的测试数据，确定安全阈值，根据不同的数据范围，确定故障类型，即根据屋面掀起的程度确定故障的程度，从而能够从终端的中控室中直接得到目前的屋面安全情况。

为了进一步实施上述技术方案，监控终端还包括历史监控数据库，用于储存历史监测数据并提供回溯查询，工作人员在中控室通过最终直观的显示系统界面上的显示，判断屋面的安全状态，从而在一经发生事故或安全隐患时，及时对屋面进行维修。

为了进一步实施上述技术方案，数据处理单元包括控制模块和电源模块，控制模块用于对两侧传感器的检测数据按照预设通信协议进行处理；电源模块用于为该控制模块供电。数据处理单元所包含的单片机及电源模块等也通过外延板4子安装在支座上，形成一体化结构，便于支座的固定及安装，控制模块主要是由单片机构成，主要是为了实现通信协议之间的转换，将收到的数据输出格式修改成所符合的统一协议，并将修改后的数据传送给后续的数据传输单元，便于数据的传输。

本发明整体结构设计利用一体化的思路，将检测装置2以及数据处理及发送单元3与支座本体1设计在一起，能够做到与屋面监测部位一一对应，同时为了保证结构的整体性，采取一体化折弯件5，将检测装置2固定在左右两侧，分别用来测定两边风掀屋面的移动距离，另外数据处理单元所包含的单片机及电源模块等也通过外延板4安装在支座本体1上，形成一体化结构，便于支座的固定及安装，同时，将检测单元安装在支座本体1上，能够精准对应检测部位，不需要像其他测量方法一样进行屋面失效关系的转换；其次是在检测装置2的布局上，与传统的单传感器相比，使用多传感器构成的检测单元，可大大提升监测范围，竖直放置的两个传感器能够精准测量侧边屋面的风掀情况；用单片机作为处理发送单元对两个传感器传送的数据进行通信协议的处理，并将处理后的数据进行发送，再由后续的数据传输单元完成向监控终端的传送工作；最后，在监控终端我们可以通过中控设备和显示系统对整个屋面系统的安全性能进行实时监测，同时引入分级预警的思路，对屋面的故障程度进行分级处理，针对传感器最终获得的不同数据范围，对故障发生程度进行确认，并第一时间反映给相关工作人员，进行屋面的检修。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，包括一体式支座、数据传输单元和监控终端；所述一体式支座包括支座本体(1)、检测装置(2)和数据处理及发送单元(3)；所述支座本体(1)固定于金属屋面的锁边位置处；所述检测装置(2)安装在所述支座本体(1)上，用于检测所述支座本体(1)两侧与金属屋面的距离；所述数据处理及发送单元(3)嵌入所述支座本体(1)内部，用于通过所述数据传输单元将所述检测装置(2)的检测数据发送至所述检测终端；所述监控终端用于对所述检测数据进行分析，判断金属屋面是否存在故障。

2.根据权利要求1中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述数据处理及发送单元(3)按照统一的通讯协议将检测数据发送至所述数据传输单元。

3.根据权利要求1中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述支座本体(1)设置有外延板(4)，所述数据处理及发送单元(3)固定在所述外延板(4)上。

4.根据权利要求1中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述数据传输单元包括无线模块、边缘网关和云端服务器；所述检测装置(2)的检测数据依次经所述无线模块和所述边缘网关发送到所述云端服务器；其中，所述边缘网关用于将所述检测数据通过通讯协议处理成云端服务器所规定的最终数据，所述云端服务器将最终数据上传至所述监控终端。

5.根据权利要求4中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述监控终端包括中控设备和故障预警装置；所述中控设备接收所述云端服务器传来的最终数据，结合预先设定的安全阈值对该最终数据进行判断，生成预警等级；所述故障预警装置用于根据预警等级发出不同预警信号。

6.根据权利要求5中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述监控终端还包括显示系统，所述显示系统与所述中控设备电连接，所述显示系统用于显示最终数据随时间变化的曲线图。

7.根据权利要求6中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述监控终端还包括历史监控数据库，用于储存历史监控数据。

8.根据权利要求1中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述一体式支座还包括一体化折弯件(5)，所述一体化折弯件(5)固定在所述支座本体(1)的两侧边缘位置，所述检测装置(2)固定在所述支座本体(1)两侧的所述一体化折弯件(5)的外表面。

9.根据权利要求1中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述检测装置(2)包括2个传感器，所述2个传感器分别固定在所述支座本体(1)的两侧。

10.根据权利要求9中的一种金属屋面故障实时监测支座系统，其特征在于，所述一体式支座还包括电源模块，所述电源模块为所述检测装置(2)和所述数据处理及发送单元(3)供电。

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