CN206208253U - 一种高支模支撑结构安全预警设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高支模支撑结构安全预警设备，应用于含有脚手架的高支模支撑结构；其采用的柔性二元体结构变形测量组件中由两个脚手架管夹、三个万向节和两根杆件连接组成的二元体结构能实现X方向移动、Y方向移动和Z方向移动的空间三个自由度上的无约束，使高支模支撑结构的结构变化能够传递到该二元体结构上，柔性二元体结构变形测量组件的两根杆件能够产生相应的位置移动而形成相应的空间角度变化，数据采集处理服务器能通过倾角传感器采集到对应于高支模支撑结构所发生结构变化的倾角传感器数据。本实用新型为对高支模支撑结构进行安全预警提供了硬件基础，有助于提升施工监测水平及保障施工人员安全。

Description

一种高支模支撑结构安全预警设备

技术领域

本实用新型涉及一种高支模支撑结构安全预警设备。

背景技术

高大模板支撑系统在混凝土浇筑过程中和浇筑后一段时间内，由于受压可能发生一定的沉降和位移，如变化过大可能发生垮塌事故。为及时反映高支模支撑系统的变化情况，预防事故的发生，需要对支撑系统进行沉降和位移监测。目前，高支模监控方案采用全站仪和拉绳式位移传感器对支撑系统进行监测，由于支撑系统结构组件密集，规模较大，造成视线遮挡，传感器安装困难，所以，通常监测的点非常有限，且施工环境对监测结果影响较大。由于采用人工测量方式，采样频率很低，监测人员投入时间长及设备投入大。且不能完成全天候的监测任务，这给工地安全保障带来了很大的压力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种高支模支撑结构安全预警设备。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种高支模支撑结构安全预警设备，应用于含有脚手架的高支模支撑结构，所述脚手架由多根立杆和横杆搭建组成，其特征在于：所述的高支模支撑结构安全预警设备设有柔性二元体结构变形测量组件和数据采集处理服务器，所述柔性二元体结构变形测量组件设有两个脚手架管夹、三个万向节、两根杆件和两个倾角传感器；对于同一个所述柔性二元体结构变形测量组件，它的两个所述脚手架管夹安装固定在同一根作为被监测对象的所述立杆上，并且，所述两个脚手架管夹用于连接所述万向节的安装平面相平行设置，第一个所述脚手架管夹位于第二个所述脚手架管夹的上方，第一根所述杆件的上端与所述第一个脚手架管夹通过第一个所述万向节相连，第二根所述杆件的下端与所述第二个脚手架管夹通过第二个所述万向节相连，所述第一根杆件的下端与所述第二根杆件的上端通过第三个所述万向节相连，第一个所述倾角传感器固定在所述第一根杆件上，且所述第一个倾角传感器的轴线与所述第一根杆件的轴向相平行，第二个所述倾角传感器固定在所述第二根杆件上，且所述第二个倾角传感器的轴线与所述第二根杆件的轴向相平行；所述两个倾角传感器的输出端与所述数据采集处理服务器电气连接。

为了能够更清楚的检测出高支模支撑结构的变形情况，作为本实用新型的优选实施方式：所述脚手架管夹安装固定在所述立杆与所述横杆连接的节点位置上。

为了减小由倾角传感器的重量对杆件产生的力矩作用，作为本实用新型的优选实施方式：所述第一个倾角传感器固定在所述第一根杆件的上部位置上，所述第二个倾角传感器固定在所述第二根杆件的下部位置上。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的高支模支撑结构安全预警设备设有多套所述柔性二元体结构变形测量组件；安装在同一根作为被监测对象的立杆上的多套所述柔性二元体结构变形测量组件首尾相连，即：对于安装在同一根作为被监测对象的立杆上的多套所述柔性二元体结构变形测量组件，上下相邻的两套所述柔性二元体结构变形测量组件中位于上方者的所述第二个脚手架管夹与位于下方者的所述第一个脚手架管夹为同一个脚手架管夹。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的数据采集处理服务器设有处理器、数据采集接口和用于为数据采集处理服务器供电的电源管理模块，所述处理器通过所述数据采集接口与所述各个倾角传感器的输出端电气连接，所述处理器通过所述数据采集接口接收所述各个倾角传感器采集到的传感信号。

作为本实用新型的改进实施方式：所述柔性二元体结构变形测量组件的至少一根杆件上固定有LED灯带，所述的数据采集处理服务器还设有开关控制模块，所述处理器通过所述开关控制模块与所述LED灯带电气连接，所述处理器能够通过所述开关控制模块分别驱动每一根所述LED灯带点亮和熄灭。

作为本实用新型的改进实施方式：所述的数据采集处理服务器还设有数据传输接口，所述处理器能够通过所述数据传输接口连接外部WiFi传输模块和外部无线数传电台模块，所述处理器能够通过所述外部WiFi传输模块或外部无线数传电台模块与远程终端进行通信。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型设有柔性二元体结构变形测量组件和数据采集处理服务器，由于柔性二元体结构变形测量组件中由两个脚手架管夹、三个万向节和两根杆件连接组成的二元体结构实现了X方向移动、Y方向移动和Z方向移动的空间三个自由度上的无约束，使得高支模支撑结构的结构变化能够传递到该二元体结构上，柔性二元体结构变形测量组件的两根杆件能够产生相应的位置移动而形成相应的空间角度变化，而该空间角度变化是对应于高支模支撑结构位于两个脚手架管夹所在安装位置处的结构变化的，所以，数据采集处理服务器能够通过高精度的倾角传感器采集到对应于高支模支撑结构所发生结构变化的倾角传感器数据，为对高支模支撑结构进行安全预警提供了硬件基础，有助于提升施工监测水平及保障施工人员安全；并且，由于二元体结构的特性，本发明采用柔性二元体结构变形测量组件不会对其所安装的立杆产生结构影响；而且，相比于现有技术中采用的全站仪测量，本实用新型更适应施工环境，不受视野影响，数据信号通过信号线被数据采集处理服务器接收。

第二，本实用新型的柔性二元体结构变形测量组件能够实现模块化，可根据实际测量高度要求，将多套柔性二元体结构变形测量组件在同一根作为被监测对象的立杆上进行首尾相连使用，因此，本实用新型能够更灵活的适应使用要求和环境。

第三，本实用新型通过在柔性二元体结构变形测量组件上增设LED灯带，并在数据采集处理服务器中增设开关控制模块，能够通过开关控制模块分别驱动每一根LED灯带点亮和熄灭，为使用LED灯带的显示状态实现对高支模支撑结构进行安全示警提供了硬件基础。

第四，本实用新型通过在数据采集处理服务器中增设数据传输接口，能够通过数据传输接口连接外部WiFi传输模块或外部无线数传电台模块与远程终端进行通信，为远程终端对高支模支撑结构的安全预警状态进行远程监控供了硬件基础。

第五，本实用新型与立杆的连接采用半环式管夹卡扣，安装方便快捷，结构稳固。测量部分采用高精度二轴倾角传感器进行角度测量，满足测量精度的技术要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型中柔性二元体结构变形测量组件的结构示意图；

图2为图1的A部放大示意图；

图3为本实用新型中多套柔性二元体结构变形测量组件3在高支模支撑结构上的安装结构示意图；

图4为本实用新型中数据采集处理服务器的电路原理框图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型的高支模支撑结构安全预警设备，应用于含有脚手架的高支模支撑结构，脚手架一般安装在顶板与基础之间，其由多根立杆1和横杆2搭建组成。本实用新型的高支模支撑结构安全预警设备设有数据采集处理服务器和多套柔性二元体结构变形测量组件3。

上述柔性二元体结构变形测量组件3设有两个脚手架管夹31、三个万向节32、两根杆件33和两个高精度的倾角传感器34，其中，脚手架管夹31采用的是锻铸铁制作的扣件，其材质符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》GB 15831的规定；适用于外径为48mm钢管脚手架。

对于同一个柔性二元体结构变形测量组件3，它的两个脚手架管夹31安装固定在同一根作为被监测对象的立杆1上，其中，工作人员可根据高支模支撑结构的设计图纸，选取重点监测区域内的立杆1作为被监测对象；并且，两个脚手架管夹31用于连接万向节32的安装平面31a相平行设置，第一个脚手架管夹31位于第二个脚手架管夹31的上方，第一根杆件33的上端与第一个脚手架管夹31通过第一个万向节32相连，第二根杆件33的下端与第二个脚手架管夹31通过第二个万向节32相连，第一根杆件33的下端与第二根杆件33的上端通过第三个万向节32相连，第一个倾角传感器34固定在第一根杆件33上，且第一个倾角传感器34的轴线与第一根杆件33的轴向相平行，第二个倾角传感器34固定在第二根杆件33上，且第二个倾角传感器34的轴线与第二根杆件33的轴向相平行；两个倾角传感器34的输出端与数据采集处理服务器电气连接。并且，柔性二元体结构变形测量组件3的至少一根杆件33上固定有LED灯带35。

工作人员可根据作为被监测对象的立杆1的高度，安装相应数量的柔性二元体结构变形测量组件3于立杆1上，以满足测量高度的相应要求，安装在同一根作为被监测对象的立杆1上的多套柔性二元体结构变形测量组件3首尾相连，即：对于安装在同一根作为被监测对象的立杆1上的多套柔性二元体结构变形测量组件3，上下相邻的两套柔性二元体结构变形测量组件3中位于上方者的第二个脚手架管夹31与位于下方者的第一个脚手架管夹31为同一个脚手架管夹31。

为了能够更清楚的检测出高支模支撑结构的变形情况，作为本实用新型的优选实施方式：上述脚手架管夹31优选安装固定在立杆1与横杆2连接的节点位置上。

为了减小由倾角传感器34的重量对杆件33产生的力矩作用，作为本实用新型的优选实施方式：上述第一个倾角传感器34固定在第一根杆件33的上部位置上，第二个倾角传感器34固定在第二根杆件33的下部位置上。

参见图4，上述数据采集处理服务器设有处理器、数据采集接口、开关控制模块、数据传输接口和用于为数据采集处理服务器供电的电源管理模块，处理器通过数据采集接口与各个倾角传感器34的输出端电气连接，处理器通过数据采集接口接收各个倾角传感器34采集到的传感信号。处理器通过开关控制模块与LED灯带35电气连接，处理器能够通过开关控制模块分别驱动每一根LED灯带35点亮和熄灭。处理器能够通过数据传输接口连接外部WiFi传输模块和外部无线数传电台模块，处理器能够通过外部WiFi传输模块或外部无线数传电台模块与远程终端进行通信。其中，本实用新型的高支模支撑结构安全预警设备中的信号线及电源线可优选采用快速接头对接，以提高设备组装的便利性；电源管理模块可采用电池，保证整个监测工作周期内不间断工作。

本实用新型的高支模支撑结构安全预警设备的工作原理为：

由于柔性二元体结构变形测量组件3中由两个脚手架管夹31、三个万向节32和两根杆件33连接组成的二元体结构实现了X方向移动、Y方向移动和Z方向移动的空间三个自由度上的无约束，使得高支模支撑结构的结构变化能够传递到该二元体结构上，柔性二元体结构变形测量组件3的两根杆件33能够产生相应的位置移动而形成相应的空间角度变化，而该空间角度变化是对应于高支模支撑结构位于两个脚手架管夹31所在安装位置处的结构变化的，所以，数据采集处理服务器能够采集到对应于高支模支撑结构所发生结构变化的倾角传感器34数据，为对高支模支撑结构进行安全预警提供了硬件基础；并且，由于二元体结构的特性，本发明采用柔性二元体结构变形测量组件3不会对其所安装的立杆1产生结构影响。

而本实用新型的高支模支撑结构安全预警设备在实际使用的过程中，在本实用新型所公开的硬件基础上，增加将上述倾角传感器34的传感数据转换成高支模支撑结构变形状态的算法软件，即可实现对高支模支撑结构的自动安全预警，其基本原理是：以地面为基准点，通过倾角传感器测量附属于立杆上的柔性二元体角度变化，计算出支撑立杆的各个结构监测点空间坐标；并且，基于二元体模型特性形成的柔性铰链，对被测立杆结构不产生影响。从而可以获得立杆，由地面至立杆顶端，各个支撑结构的状态参数(沉降、倾角、横向位移，空间曲线)。通过，在高支模支撑系统内布置多个特征监控点，实现对整个支撑体系的结构监测。

本实用新型的高支模支撑结构安全预警设备符合《工程测量规范》(GB50026-2007)、国家标准和《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)和国家行业标准，以及高支模支撑结构的实际环境和工作需求。并且，当对高支模支撑结构的监测项目实施完毕后，可以将柔性二元体结构变形测量组件3从立杆1上卸下，收集完毕信号线，整套设备可回收使用。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种高支模支撑结构安全预警设备，应用于含有脚手架的高支模支撑结构，所述脚手架由多根立杆(1)和横杆(2)搭建组成，其特征在于：所述的高支模支撑结构安全预警设备设有柔性二元体结构变形测量组件(3)和数据采集处理服务器，所述柔性二元体结构变形测量组件(3)设有两个脚手架管夹(31)、三个万向节(32)、两根杆件(33)和两个倾角传感器(34)；对于同一个所述柔性二元体结构变形测量组件(3)，它的两个所述脚手架管夹(31)安装固定在同一根作为被监测对象的所述立杆(1)上，并且，所述两个脚手架管夹(31)用于连接所述万向节(32)的安装平面(31a)相平行设置，第一个所述脚手架管夹(31)位于第二个所述脚手架管夹(31)的上方，第一根所述杆件(33)的上端与所述第一个脚手架管夹(31)通过第一个所述万向节(32)相连，第二根所述杆件(33)的下端与所述第二个脚手架管夹(31)通过第二个所述万向节(32)相连，所述第一根杆件(33)的下端与所述第二根杆件(33)的上端通过第三个所述万向节(32)相连，第一个所述倾角传感器(34)固定在所述第一根杆件(33)上，且所述第一个倾角传感器(34)的轴线与所述第一根杆件(33)的轴向相平行，第二个所述倾角传感器(34)固定在所述第二根杆件(33)上，且所述第二个倾角传感器(34)的轴线与所述第二根杆件(33)的轴向相平行；所述两个倾角传感器(34)的输出端与所述数据采集处理服务器电气连接。

2.根据权利要求1所述的高支模支撑结构安全预警设备，其特征在于：所述脚手架管夹(31)安装固定在所述立杆(1)与所述横杆(2)连接的节点位置上。

3.根据权利要求1所述的高支模支撑结构安全预警设备，其特征在于：所述第一个倾角传感器(34)固定在所述第一根杆件(33)的上部位置上，所述第二个倾角传感器(34)固定在所述第二根杆件(33)的下部位置上。

4.根据权利要求1所述的高支模支撑结构安全预警设备，其特征在于：所述的高支模支撑结构安全预警设备设有多套所述柔性二元体结构变形测量组件(3)；安装在同一根作为被监测对象的立杆(1)上的多套所述柔性二元体结构变形测量组件(3)首尾相连，即：对于安装在同一根作为被监测对象的立杆(1)上的多套所述柔性二元体结构变形测量组件(3)，上下相邻的两套所述柔性二元体结构变形测量组件(3)中位于上方者的所述第二个脚手架管夹(31)与位于下方者的所述第一个脚手架管夹(31)为同一个脚手架管夹(31)。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的高支模支撑结构安全预警设备，其特征在于：所述的数据采集处理服务器设有处理器、数据采集接口和用于为数据采集处理服务器供电的电源管理模块，所述处理器通过所述数据采集接口与所述各个倾角传感器(34)的输出端电气连接，所述处理器通过所述数据采集接口接收所述各个倾角传感器(34)采集到的传感信号。

6.根据权利要求5所述的高支模支撑结构安全预警设备，其特征在于：所述柔性二元体结构变形测量组件(3)的至少一根杆件(33)上固定有LED灯带(35)，所述的数据采集处理服务器还设有开关控制模块，所述处理器通过所述开关控制模块与所述LED灯带(35)电气连接，所述处理器能够通过所述开关控制模块分别驱动每一根所述LED灯带(35)点亮和熄灭。

7.根据权利要求5所述的高支模支撑结构安全预警设备，其特征在于：所述的数据采集处理服务器还设有数据传输接口，所述处理器能够通过所述数据传输接口连接外部WiFi传输模块和外部无线数传电台模块，所述处理器能够通过所述外部WiFi传输模块或外部无线数传电台模块与远程终端进行通信。