CN116124891A - 一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置和监测方法 - Google Patents

一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置和监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置和监测方法，具体涉及建筑检测技术领域，包括安装支撑板、监测子单元、监测平台，所述监测子单元包括光纤光栅检测单元和超声检测单元，所述光纤光栅检测单元和超声检测单元设在旋转底板上。本发明采用光纤光栅技术对混凝土内部数据进行监测采集，并采用超声波方式对混凝土数据出现异常的位置进行超声波检测，得到超声波图像，对混凝土内部情况进行较为充分全面的展示，同时采用预测算法对获取的混凝土数据进行计算和预测，判断混凝土内部出现的异常情况的发展趋势，方便较为精准全面的了解和把握混凝土的裂缝情况，可较为及时的作出应对措施和及时进行维护。

Description

一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置和监测方法
技术领域
本发明涉及建筑检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置和监测方法。
背景技术
在工程建设过程中，建筑物、地表及边坡往往因为地质原因或者自身沉降会引起局部产生表面裂缝；并且在一些土质边坡或者本身存在地质灾害区域的边坡或者地表，会因为施工和自然灾害经常出现裂缝，这些裂缝是不是危害性的，到底对建筑物或者人员等能不能构成伤害或造成安全隐患，就需要对这些部位的裂缝进行监测；
现有的监测部分采用传感器直接埋入混凝土内部，直接对混凝土内部数据进行检测，用以判断是否存在裂缝情况，传感器只能对其接触位置的混凝土进行检测，对混凝土内部整体情况的判断不够直观全面，在出现裂缝情况时可以及时检测，但是无法对裂缝的情况进行一定的预测，导致对裂缝的发展趋势无法做到精准把握和处理，因此需要一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置和监测方法来解决上述问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置和监测方法，本发明所要解决的技术问题是：传感器直接埋入混凝土的方式，只能对与传感器直接接触的混凝土部分进行检测，对混凝土内部整体的变化判断不够直观和全面，导致对混凝土裂缝情况的把握、发展和问题处理不够理想的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，包括安装支撑板、监测子单元、监测平台，所述监测子单元包括光纤光栅检测单元和超声检测单元，所述光纤光栅检测单元和超声检测单元设在旋转底板上，所述旋转底板转动设在安装支撑板上，所述安装支撑板下的中心位置转动设有伸缩气筒，所述伸缩气筒上连接有贯穿设在安装支撑板上的气管，所述气管卡设在支撑框内，所述气管与活塞防护装置连通，所述支撑框下连接有调节杆，所述活塞防护装置卡接在支撑框的一侧，所述支撑框靠近旋转底板的一侧开设有放置槽，所述放置槽内设有与安装支撑板连接的弹性连接装置。
所述监测子单元与监测平台连接，所述光纤光栅检测单元与处理器连接，所述处理器与数据分析单元连接，所述数据分析单元与反馈单元连接，所述反馈单元与处理器连接，所述超声检测单元与处理器连接，所述超声检测单元与超声成像单元连接，所述超声成像单元与处理器连接，所述处理器与数据芋粉单元连接，所述数据预测单元与数据存储单元连接，所述处理器和数据预测单元与数据传输单元连接，所述监测平台包括数据接收单元，所述数据接收单元与结果现实单元和预警单元连接。
作为本发明的进一步方案：所述弹性连接装置包括导向杆，所述导向杆连接在放置槽内，所述导向杆外滑动设有导向套，所述导向套连接在安装支撑板外，所述导向杆外套设有第一弹性组件，所述第一弹性组件的两端分别与导向套和放置槽连接。
作为本发明的进一步方案：所述活塞防护装置包括活塞框，所述活塞框卡设在支撑框的一侧，所述活塞框内滑动设有活塞板，所述活塞板的一侧连接有活塞杆，所述活塞杆的另一端连接有缓冲接触板，所述活塞杆外套设有第二弹性组件，所述第二弹性组件的两端分别与活塞板和活塞框连接，所述活塞框靠近缓冲接触板一侧的储气腔与气管连通。
作为本发明的进一步方案：所述光纤光栅检测单元用于对混凝土的外形、位移和倾斜角数据进行获取；
所述数据分析单元用于对光纤光栅单元获得的数据与常规数据进行比对；
所述超声检测单元用于在光纤光栅检测单元发现异常情况后对相应位置进行超声波检测获取超声波检测数据；
所述超声波成像单元用于根据超声波检测数据计算得出相应的图像。
作为本发明的进一步方案：所述数据存储单元用于存储混凝土的检测数据和对应的监测结果，为数据预测过程提供样本数据。
作为本发明的进一步方案：所述数据预测单元采用预警算法结合获取的数据对混凝土裂缝发展情况进行预测分析；
所述数据预测结果的风险程度由低到高分为：低风险、中风险和高风险。
作为本发明的进一步方案：所述监测子单元采用分布式设置，数据传输单元用于将监测子单元监测到的各个位置的数据集中发送至监测平台。
作为本发明的进一步方案：所述数据接收单元用于接收监测子单元监测得到数据；
所述结果现实单元用于将超声波成像结果和数据预测结果进行展示。
作为本发明的进一步方案：所述预警单元用于在数据预测单元计算得到的结果存在中风险和高风险情况时，发出预警信号。
一种基于裂缝传感器的裂缝监测方法，包括以下步骤：
采用光纤光栅技术获取混凝土的外形、位移和倾斜角数据；
对获取的混凝土内部数据进行分析，并与正常数据进行比对，判断数据出现异常后；
对混凝土进行超声波扫描检测，获得超声波检测数据；
利用超声波检测数据进行超声波成像，计算得出混凝土内部的数据变化；
结合多次获得的混凝土内部数据，并利用预测算法对混凝土内部数据的变化趋势进行计算预测，得出其风险程度；
在风险程度为中风险或高风险时进行预警。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用光纤光栅技术对混凝土内部数据进行监测采集，并采用超声波方式对混凝土数据出现异常的位置进行超声波检测，得到超声波图像，对混凝土内部情况进行较为充分全面的展示，同时采用预测算法对获取的混凝土数据进行计算和预测，判断混凝土内部出现的异常情况的发展趋势，方便较为精准全面的了解和把握混凝土的裂缝情况，可较为及时的作出应对措施和及时进行维护；
2、本发明采用旋转底板、导向杆、导向套、第一弹性组件、活塞框、活塞板、第二弹性组件和伸缩气筒，旋转底板、光纤光栅检测单元和超声检测单元可进行旋转和高度的调整，灵活性更佳，同时在出现倾倒时，首先伸缩气筒与地面分离，伸缩气筒自动伸长并将活塞框内气体抽吸进入伸缩气筒内，缓冲接触板远离安装支撑板移动，此时四个缓冲接触板对整体的倾倒进行缓冲防护，第一弹性组件和第二弹性组件对光纤光栅检测单元和超声检测单元起到防护效果，使整体的安全性和灵活性更佳。
附图说明
图1为本发明连接示意图；
图2为本发明立体的结构示意图：
图3为本发明中支撑框立体的结构示意图：
图4为本发明弹性连接装置立体的结构示意图：
图5为本发明活塞防护装置立体的结构示意图：
图6为本发明活塞防护装置立体的剖面结构示意图：
图中：1、安装支撑板；2、旋转底板；3、光纤光栅检测单元；4、超声检测单元；5、伸缩气筒；6、气管；7、支撑框；8、调节杆；9、放置槽；10、弹性连接装置；101、导向套；102、导向杆；103、第一弹性组件；11、活塞防护装置；111、活塞框；112、活塞板；113、活塞杆；114、第二弹性组件；115、缓冲接触板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
如图1-6所示，本发明提供了一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，包括安装支撑板1、监测子单元、监测平台，监测子单元包括光纤光栅检测单元和超声检测单元，光纤光栅检测单元3和超声检测单元4设在旋转底板2上，旋转底板2转动设在安装支撑板1上，安装支撑板1下的中心位置转动设有伸缩气筒5，伸缩气筒5上连接有贯穿设在安装支撑板1上的气管6，气管6卡设在支撑框7内，气管6与活塞防护装置11连通，支撑框7下连接有调节杆8，活塞防护装置11卡接在支撑框7的一侧，支撑框7靠近旋转底板2的一侧开设有放置槽9，放置槽9内设有与安装支撑板1连接的弹性连接装置10。
监测子单元与监测平台连接，光纤光栅检测单元与处理器连接，处理器与数据分析单元连接，数据分析单元与反馈单元连接，反馈单元与处理器连接，超声检测单元与处理器连接，超声检测单元与超声成像单元连接，超声成像单元与处理器连接，处理器与数据芋粉单元连接，数据预测单元与数据存储单元连接，处理器和数据预测单元与数据传输单元连接，监测平台包括数据接收单元，数据接收单元与结果现实单元和预警单元连接。
弹性连接装置10包括导向杆102，导向杆102连接在放置槽9内，导向杆102外滑动设有导向套101，导向套101连接在安装支撑板1外，导向杆102外套设有第一弹性组件103，第一弹性组件103的两端分别与导向套101和放置槽9连接。
活塞防护装置11包括活塞框111，活塞框111卡设在支撑框7的一侧，活塞框111内滑动设有活塞板112，活塞板112的一侧连接有活塞杆113，活塞杆113的另一端连接有缓冲接触板115，活塞杆113外套设有第二弹性组件114，第二弹性组件114的两端分别与活塞板112和活塞框111连接，活塞框111靠近缓冲接触板115一侧的储气腔与气管6连通。
光纤光栅检测单元用于对混凝土的外形、位移和倾斜角数据进行获取；
数据分析单元用于对光纤光栅单元获得的数据与常规数据进行比对；
超声检测单元用于在光纤光栅检测单元发现异常情况后对相应位置进行超声波检测获取超声波检测数据；
超声波成像单元用于根据超声波检测数据计算得出相应的图像。
数据存储单元用于存储混凝土的检测数据和对应的监测结果，为数据预测过程提供样本数据。
数据预测单元采用预警算法结合获取的数据对混凝土裂缝发展情况进行预测分析；
数据预测结果的风险程度由低到高分为：低风险、中风险和高风险。
监测子单元采用分布式设置，数据传输单元用于将监测子单元监测到的各个位置的数据集中发送至监测平台。
数据接收单元用于接收监测子单元监测得到数据；
结果现实单元用于将超声波成像结果和数据预测结果进行展示。
预警单元用于在数据预测单元计算得到的结果存在中风险和高风险情况时，发出预警信号。
一种基于裂缝传感器的裂缝监测方法，包括以下步骤：
采用光纤光栅技术获取混凝土的外形、位移和倾斜角数据；
对获取的混凝土内部数据进行分析，并与正常数据进行比对，判断数据出现异常后；
对混凝土进行超声波扫描检测，获得超声波检测数据；
利用超声波检测数据进行超声波成像，计算得出混凝土内部的数据变化；
结合多次获得的混凝土内部数据，并利用预测算法对混凝土内部数据的变化趋势进行计算预测，得出其风险程度；
在风险程度为中风险或高风险时进行预警。
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，包括安装支撑板(1)、监测子单元、监测平台，其特征在于：所述监测子单元包括光纤光栅检测单元和超声检测单元，所述光纤光栅检测单元(3)和超声检测单元(4)设在旋转底板(2)上，所述旋转底板(2)转动设在安装支撑板(1)上，所述安装支撑板(1)下的中心位置转动设有伸缩气筒(5)，所述伸缩气筒(5)上连接有贯穿设在安装支撑板(1)上的气管(6)，所述气管(6)卡设在支撑框(7)内，所述气管(6)与活塞防护装置(11)连通，所述支撑框(7)下连接有调节杆(8)，所述活塞防护装置(11)卡接在支撑框(7)的一侧，所述支撑框(7)靠近旋转底板(2)的一侧开设有放置槽(9)，所述放置槽(9)内设有与安装支撑板(1)连接的弹性连接装置(10)；
所述监测子单元与监测平台连接，所述光纤光栅检测单元与处理器连接，所述处理器与数据分析单元连接，所述数据分析单元与反馈单元连接，所述反馈单元与处理器连接，所述超声检测单元与处理器连接，所述超声检测单元与超声成像单元连接，所述超声成像单元与处理器连接，所述处理器与数据芋粉单元连接，所述数据预测单元与数据存储单元连接，所述处理器和数据预测单元与数据传输单元连接，所述监测平台包括数据接收单元，所述数据接收单元与结果现实单元和预警单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述弹性连接装置(10)包括导向杆(102)，所述导向杆(102)连接在放置槽(9)内，所述导向杆(102)外滑动设有导向套(101)，所述导向套(101)连接在安装支撑板(1)外，所述导向杆(102)外套设有第一弹性组件(103)，所述第一弹性组件(103)的两端分别与导向套(101)和放置槽(9)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述活塞防护装置(11)包括活塞框(111)，所述活塞框(111)卡设在支撑框(7)的一侧，所述活塞框(111)内滑动设有活塞板(112)，所述活塞板(112)的一侧连接有活塞杆(113)，所述活塞杆(113)的另一端连接有缓冲接触板(115)，所述活塞杆(113)外套设有第二弹性组件(114)，所述第二弹性组件(114)的两端分别与活塞板(112)和活塞框(111)连接，所述活塞框(111)靠近缓冲接触板(115)一侧的储气腔与气管(6)连通。
4.根据权利要求1所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述光纤光栅检测单元用于对混凝土的外形、位移和倾斜角数据进行获取；
所述数据分析单元用于对光纤光栅单元获得的数据与常规数据进行比对；
所述超声检测单元用于在光纤光栅检测单元发现异常情况后对相应位置进行超声波检测获取超声波检测数据；
所述超声波成像单元用于根据超声波检测数据计算得出相应的图像。
5.根据权利要求4所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述数据存储单元用于存储混凝土的检测数据和对应的监测结果，为数据预测过程提供样本数据。
6.根据权利要求5所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述数据预测单元采用预警算法结合获取的数据对混凝土裂缝发展情况进行预测分析；
所述数据预测结果的风险程度由低到高分为：低风险、中风险和高风险。
7.根据权利要求1所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述监测子单元采用分布式设置，数据传输单元用于将监测子单元监测到的各个位置的数据集中发送至监测平台。
8.根据权利要求6所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述数据接收单元用于接收监测子单元监测得到数据；
所述结果现实单元用于将超声波成像结果和数据预测结果进行展示。
9.根据权利要求6所述的一种基于裂缝传感器的裂缝监测装置，其特征在于：所述预警单元用于在数据预测单元计算得到的结果存在中风险和高风险情况时，发出预警信号。
10.一种基于裂缝传感器的裂缝监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用光纤光栅技术获取混凝土的外形、位移和倾斜角数据；
对获取的混凝土内部数据进行分析，并与正常数据进行比对，判断数据出现异常后；
对混凝土进行超声波扫描检测，获得超声波检测数据；
利用超声波检测数据进行超声波成像，计算得出混凝土内部的数据变化；
结合多次获得的混凝土内部数据，并利用预测算法对混凝土内部数据的变化趋势进行计算预测，得出其风险程度；
在风险程度为中风险或高风险时进行预警。
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