CN207744154U - 脚手架监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型脚手架监测系统，可包括监测终端以及装设在脚手架相应位置处、连接监测终端的若干采集终端；采集终端包含传感器以及连接传感器的传感供电电路；监测终端向各采集终端传输周期性的采集唤醒指令；各采集终端根据采集唤醒指令导通传感供电电路，并向监测终端传输传感器获取到的脚手架传感数据；监测终端在监测到脚手架传感数据处于预设阈值范围时，向各采集终端传输采集休眠指令；各采集终端根据采集休眠指令断开传感供电电路。本实用新型实施例基于监测终端连接若干采集终端，以及采集终端包含连接传感器的传感供电电路，可实现采集终端通断传感供电电路，从而降低了采集终端的整体功耗，提高了对脚手架的监测续航时间。

Description

脚手架监测系统

技术领域

本实用新型涉及脚手架监测技术领域，特别是涉及一种脚手架监测系统。

背景技术

随着脚手架在建筑施工中的广泛应用，脚手架的安全性能显得日益重要。在建筑施工过程中，若脚手架的受力偏移或承受耐压值超过安全范围，会造成严重的安全隐患，甚至会导致建筑施工事故。传统的脚手架通常是通过人为判断脚手架的可承受耐压范围，但是人为判断误差大，依然存在较大的安全隐患。

随着智能化的发展，目前，可通过监测系统对脚手架的安全性能进行监测，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的监测系统的监测周期短，监测耗电量大，难以满足较长时间建筑施工的脚手架监测，从而无法大范围的推广应用。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的对脚手架监测耗电量大的问题，提供一种脚手架监测系统。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供了一种脚手架监测系统，包括监测终端以及装设在脚手架相应位置处、连接监测终端的若干采集终端；采集终端包含传感器以及连接传感器的传感供电电路；

监测终端向各采集终端传输周期性的采集唤醒指令；各采集终端根据采集唤醒指令导通传感供电电路，并向监测终端传输传感器获取到的脚手架传感数据；监测终端在监测到脚手架传感数据处于预设阈值范围时，向各采集终端传输采集休眠指令；各采集终端根据采集休眠指令断开传感供电电路。

在其中一个实施例中，采集终端还包括ZigBee采集模块和电池；

ZigBee采集模块的通信端连接监测终端，控制端连接传感供电电路，采集端连接传感器的数据传输端；电池的第一输出端连接ZigBee采集模块的供电端，第二输出端通过传感供电电路连接传感器的供电端。

在其中一个实施例中，传感供电电路包括继电器；

继电器的控制端连接ZigBee采集模块，输入端连接电池，输出端连接传感器。

在其中一个实施例中，传感器包括以下一种或任意组合：压力传感器和位移传感器。

在其中一个实施例中，监测终端包括主控模块以及连接主控模块的ZigBee通信模块；

主控模块通过ZigBee通信模块连接各采集终端。

在其中一个实施例中，ZigBee通信模块包括ZigBee协调器以及连接ZigBee协调器的拨码开关矩阵、ZigBee天线；

ZigBee协调器连接主控模块；ZigBee天线连接各采集终端。

在其中一个实施例中，监测终端还包括连接主控模块的警示器。

在其中一个实施例中，警示器包括以下一种或任意组合：蜂鸣器和发光器。

在其中一个实施例中，主控模块为ARM、单片机、FPGA或DSP。

在其中一个实施例中，还包括若干移动终端；各移动终端与监测终端通信连接。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

基于监测终端连接若干采集终端，以及采集终端包含连接传感器的传感供电电路，监测终端可以通过向各采集终端传输周期性的采集唤醒指令、采集休眠指令，控制各采集终端根据采集唤醒指令导通传感供电电路、根据采集休眠指令断开传感供电电路。本实用新型实施例监测终端向各采集终端传输周期性的采集唤醒指令，使得采集终端导通传感供电电路，从而采集终端实现周期性的实时数据采集，以及监测终端对采集数据的实时监测；监测终端向各采集终端传输采集休眠指令，使得采集终端断开传感供电电路，进入低功耗模式，进而降低了采集终端的整体功耗，提高了对脚手架的监测续航时间。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型脚手架监测系统实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型脚手架监测系统实施例的采集终端结构示意图；

图3为本实用新型脚手架监测系统实施例的采集终端具体结构示意图；

图4为本实用新型脚手架监测系统实施例的监测终端结构示意图；

图5为本实用新型脚手架监测系统实施例的监测终端具体结构示意图；

图6为本实用新型脚手架监测系统实施例的第一具体结构示意图；

图7为本实用新型脚手架监测系统实施例的第二具体结构示意图；

图8为本实用新型脚手架监测系统实施例的采集终端工作模式示意图；

图9为本实用新型脚手架监测系统实施例的开关机工作过程示意图；

图10为本实用新型脚手架监测系统实施例的数据传输工作过程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“装设”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统的对脚手架监测耗电量大的问题，本实用新型提供了一种脚手架监测系统实施例1；图1为本实用新型脚手架监测系统实施例1的结构示意图。如图1所示，可包括监测终端110以及装设在脚手架相应位置处、连接监测终端110的若干采集终端120；采集终端120包含传感器122以及连接传感器122的传感供电电路124；

监测终端110向各采集终端120传输周期性的采集唤醒指令；各采集终端120根据采集唤醒指令导通传感供电电路124，并向监测终端110传输传感器122获取到的脚手架传感数据；监测终端110在监测到脚手架传感数据处于预设阈值范围时，向各采集终端120传输采集休眠指令；各采集终端120基于采集休眠指令断开传感供电电路124。

其中，监测终端110可以是具有处理和监测脚手架传感数据等功能的终端设备，监测终端110可装设部署在监测脚手架对应的建筑施工场所。采集终端120指的是装设在脚手架相应位置处的、具有数据采集和数据传输功能的终端设备。传感器122可实现对脚手架的数据采集，传感供电电路124的一端可连接传感器122，传感供电电路124可实现对传感器供电端的供电通断。

具体的，监测终端110可与各采集终端120通信连接，监测终端110向各采集终端120传输周期性的采集唤醒指令，监测终端110基于采集唤醒指令，可导通传感供电电路124，从而导通传感器122的供电端，进而传感器122上电启动工作。各采集终端120可基于传感器122的上电启动工作，向监测终端110传输传感器122的脚手架传感数据，从而根据监测终端110可与各采集终端120通信连接，就可实现对脚手架传感数据的周期性监测。监测终端110可在监测到脚手架传感数据处于预设阈值范围时，向各采集终端120传输采集休眠指令；各采集终端120可基于采集休眠指令，从而断开传感供电电路124，进而传感器122断电停止工作，接收了传感器122的耗电量，进而在保证监测终端110对各采集终端120周期性的实时数据监测，同时又极大的降低了各采集终端120的功耗。

在一个具体的示例中，监测终端110与各采集终端120通信连接，监控终端可向各采集终端120传输关机指令或启动指令，各采集终端120可基于关机指令，只导通采集终端的通信模块，而关闭采集终端120的其他连接模块(如传感器等)；各采集终端120可基于启动指令，导通采集终端120的其他连接模块，从而监测终端110可远程操控各采集终端120的开关机。在脚手架不需要进行数据监测时，监测终端110通过与各采集终端120通信连接，从而可实现各采集终端120进入低功耗模式，进而提高了采集终端120的续航时间。

需要说明的是，监测终端生成并发送采集唤醒指令、采集休眠指令、关机指令和启动指令等过程，可通过现有的计算机技术得到，本实用新型实施例的监测终端可直接生成并发送上述的各指令；同时本实用新型依托监测终端连接若干采集终端，以及采集终端包含连接传感器的传感供电电路的连接关系，实现上述指令数据的传输过程，进而控制采集终端断开传感供电电路，进入低功耗模式，进而降低了采集终端的整体功耗，提高了对脚手架的监测续航时间。

上述脚手架监测系统实施例，基于监测终端连接若干采集终端，以及采集终端包含连接传感器的传感供电电路，监测终端可向各采集终端传输周期性的采集唤醒指令，使得采集终端导通传感供电电路，从而采集终端实现周期性的实时数据采集，以及监测终端对采集数据的实时监测；监测终端向各采集终端传输采集休眠指令，使得采集终端断开传感供电电路，从而采集终端进入低功耗模式，进而降低了采集终端的整体功耗，提高了对脚手架的监测续航时间。

在一个具体的实施例中，如图2所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的采集终端结构示意图，采集终端120还包括ZigBee采集模块126和电池128；

ZigBee采集模块126的通信端连接监测终端110，控制端连接传感供电电路124，采集端连接传感器122的数据传输端；电池128的第一输出端连接ZigBee采集模块126的供电端，第二输出端通过传感供电电路124连接传感器122的供电端。

其中，ZigBee采集模块126指的是具有ZigBee通信功能的无线采集模块。电池128可以是蓄电池，也可以是锂电池，也可以是新材料电池(如石墨烯电池等)

优选的，电池128可采用若干个锂电池组成的电池组，例如，电池128可以是若干个18650型号的电池组成的电池组。

具体的，ZigBee采集模块126可具有通信端、控制端、采集端和供电端等端口。其中，ZigBee采集模块126的通信端连接监测终端110，从而实现ZigBee采集模块126与监测终端110的通信(如指令或数据的传输)。ZigBee采集模块126的控制端连接传感供电电路124，从而可实现对传感供电电路124的供电通断控制。ZigBee采集模块126的采集端连接传感器122的数据传输端，从而可对传感器122的传感数据采集。电池128的第一输出端连接ZigBee采集模块126的供电端，第二输出端通过传感供电电路124连接传感器122的供电端，从而可对ZigBee采集模块126和传感器供电。

在一个具体的示例中，ZigBee采集模块126可基于周期性的采集唤醒指令，通过控制端导通传感供电电路124；ZigBee采集模块126可基于采集休眠指令，通过控制端断开传感供电电路124，从而在保证监测终端110周期性的对脚手架传感实时数据监测，同时又降低了各采集终端120的整体功耗，进而提高了监测续航数据。

在一个具体的实施例中，如图3所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的采集终端具体结构示意图；传感供电电路可包括继电器；继电器的控制端连接ZigBee采集模块，输入端连接电池，输出端连接传感器。

具体的，继电器可以是电磁型继电器、感应型继电器或数字型继电器等。继电器的控制端连接ZigBee采集模块，从而在接收到ZigBee采集模块的采集唤醒指令时，可导通继电器的触点；在接受到ZigBee采集模块的采集休眠指令时，可导通继电器的触点。继电器的输入端连接电池，输出端连接传感器，从而在继电器的触点导通时，电池连接传感器的线路导通，从而传感器实现上电启动；在继电器的触点断开时，电池连接传感器的线路断开，从而传感器进入休眠状态，进而采集终端进入低功耗模式，降低了采集终端的功耗。

在一个具体的实施例中，传感器包括以下一种或任意组合：压力传感器和位移传感器。

其中，采集终端可包括至少1个传感器。

在一个具体的实施例中，如图4所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的监测终端结构示意图；监测终端110包括主控模块112以及连接主控模块112的ZigBee通信模块114；

主控模块112通过ZigBee通信模块114连接各采集终端120。

其中，主控模块112指的是具有数据处理等功能的处理模块，ZigBee通信模块指的是具有ZigBee通信等功能的无线通信模块。

具体的，主控模块112通过ZigBee通信模块114连接各采集终端120，从而主控模块112可通过ZigBee通信模块114向各采集终端120传输采集唤醒指令，各采集终端120基于采集唤醒指令导通传感供电电路；主控模块112通过ZigBee通信模块114向各采集终端120传输采集休眠指令，各采集终端120基于采集休眠指令断开传感供电电路。主控模块112可通过ZigBee通信模块接收各采集终端120传输的脚手架传感数据，从而可对周期性的实时数据监测。

在一个具体的实施例中，如图5所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的监测终端具体结构示意图；ZigBee通信模块包括ZigBee协调器以及连接ZigBee协调器的拨码开关矩阵、ZigBee天线；ZigBee协调器连接主控模块；ZigBee天线连接各采集终端。

其中，拨码开关矩阵包括至少1个拨码开关，拨码开关可用于实现配置ZigBee协调器的组网启动。

具体的，ZigBee协调器连接拨码开关矩阵、ZigBee天线；ZigBee天线与各个采集终端通信连接，从而可对各个采集终端的指令或数据传输，实现对各个采集终端的脚手架传感数据监测。

在一个具体的实施例中，如图5所示，监测终端还包括连接主控模块的警示器。

具体的，警示器连接主控模块，从而监测终端在脚手架传感数据超过预设阈值时，可使得警示器发出告警。例如，监测终端在脚手架的压力传感数据超过预设阈值时，可使得警示器发出告警；又如，监测终端在电池电量的传感数据超过预设阈值时，可使得警示器发出告警。

在一个具体的实施例中，警示器包括以下一种或任意组合：蜂鸣器和发光器。

优选的，发光器可以是LED(Light Emitting Diode：发光二极管)灯。

在一个具体的实施例中，主控模块为ARM(Acorn RISC Machine：RISC微处理器)、单片机、FPGA(Field－Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或DSP(DigitalSignal Processing：数字信号处理)。

在一个具体的实施例中，如图6所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的第一具体结构示意图；还包括若干移动终端；各移动终端与监测终端通信连接。

其中，移动终端可以是工地专用移动设备，也可以是常见移动设备(手机或平板等)。

具体的，各移动终端与监测终端通信连接，从而监测终端可向各移动终端传输监测数据(如脚手架传感数据或缓存数据等)，各移动终端可实现对脚手架的远程监控。

在一个具体的实施例中，如图7所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的第二具体结构示意图；可包括脚手架监测主机(即监测终端)以及以脚手架监测主机通信连接的若干脚手架采集终端(即采集终端)、若干移动终端。其中，部署在工地空地的脚手架监测主机可包括嵌入式主板(即主控模块)以及连接嵌入式主板的ZigBee通信模块、wifi(Wireless-Fidelity：无线保真)路由器、声光报警单元(即警示器)；ZigBee通信模块可包括ZigBee协调器以及连接ZigBee协调器的指示灯、若干拨码开关、ZigBee天线。部署在脚手架上的脚手架采集终端可包括脚手架ZigBee采集模块以及连接脚手架ZigBee采集模块的电池组、传感器。其中脚手架ZigBee采集模块可包括上行ZigBee空口、数据采集接口、继电器控制接口和供电接口。

具体的，ZigBee协调器可实现创建ZigBee网络，使得采集终端的ZigBee采集模块加入网络形成无线通信网络。指示灯可实现指示所有ZigBee采集模块的状态。拨码开关可实现配置ZigBee协调器的组网启动，只有拨码开关拨到对应状态时才允许ZigBee采集终端接入该ZigBee网络，从而强化ZigBee网络的安全性，避免遭受黑客接入而攻击。嵌入式主板可实现运行脚手架智能化采集监控软件程序(如监测解析ZigBee采集终端上送数据、存储或显示。嵌入式主板可通过以太网接口连接路由器，wifi路由器可方便移动终端(如平板)连接嵌入式主板，从而为监测脚手架提供一个移动便携的展示手段。声光报警单元可通过RS232(异步传输标准接口)接口或RS485(485型的通信接口)接口连接嵌入式主板，从而实现在嵌入式主板里运行的监控程序时产生告警，以便工地现场工人做出相应的措施。移动终端可通过wifi路由器连接嵌入式主板，从而可在移动终端上实时显示监测数据，以及工地施工中的告警。

ZigBee采集模块电路的上行ZigBee空口(即ZigBee天线)，可实现与脚手架监测主机数据传输。ZigBee采集模块电路的供电接口可实现电池组给脚手架ZigBee采集模块供电。ZigBee采集模块电路的数据采集接口可包括电池电量采集接口和数据接口，其中电池电量采集接口可实现采集电池组的电量，以便工地现场智能化监测主机实时了解每个数据采集终端当前的电量，及时更换电池或充电；数据接口，可以是RS232接口或RS485接口。ZigBee采集模块电路的继电器输出接口可连接在电池组的供电电线上，从而实现控制传感器的供电(实现在还不需要数据的时候，把传感器继电，需要的时候再上电启动)。

上述脚手架监测系统实施例，在保证传感数据周期性的采集传输时，同时又极大的降低了ZigBee采集终端的整体功耗(因为ZigBee采集终端需要部署到脚手架相应位，一般要放很久)，提高的续航时间，提高了脚手架的智能化和实用性。

为了更具体的说明本实用新型脚手架监测系统实施例的各个模块器件的结构连接关系，下面结合脚手架监测系统实施例的工作原理进行说明：

如图8所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的采集终端工作模式示意图；其中采集终端进入休眠状态(即低功耗模式)时，定时休眠时间可设为2秒(即传输采集唤醒指令的周期为2秒)。基于监测终端连接各采集终端，监测终端每2秒向采集终端传输采集唤醒指令，采集终端根据采集唤醒指令导通传感供电电路，使得采集终端进入唤醒状态，进而唤醒传感器开启工作。

如图9所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的开关机工作过程示意图；基于嵌入式主板连接ZigBee协调器，ZigBee节点(采集终端)连接ZigBee协调器，脚手架监测系统的开关机的工作过程如下：

对于ZigBee协调器：

开机：电脑通过RS232发送指令“START”给ZigBee协调器，ZigBee协调器串口收到“START”指令后，将“START”指令转发给所有ZigBee节点(可以通过广播或者循环点播)，然后回复电脑“OK”。

关机：电脑通过RS232发送指令“POWEROFF”给ZigBee协调器，ZigBee协调器串口收到“POWEROFF”指令后，将“POWEROFF”指令转发给所有ZigBee节点(可以通过广播或者循环点播)，然后回复电脑“OK”。

对于ZigBee节点：

接收到“START”指令时，DO(传感数据接口)输出闭合。

接收到“POWEROFF”指令时，DO输出断开。

如图10所示，为本实用新型脚手架监测系统实施例的数据传输工作过程示意图；基于嵌入式主板连接ZigBee协调器，ZigBee节点(采集终端)连接ZigBee协调器，脚手架监测系统的数据传输过程如下：

对于ZigBee节点：

唤醒周期内，ZigBee节点执行以下两个任务后进入休眠。

1、读取AI(电池组电量数据接口)数据及DO状态，并将AI数据值和DO状态发送给给协调器，

2、向RS485接口发送一条指令。

ZigBee节点接收到RS485中断后，将RS485返回数据发送给ZigBee协调器。

对于ZigBee协调器：

将接收到ZigBee节点的数据通过RS232传输给嵌入式主板和/或电脑。

上述脚手架监测系统，基于嵌入式主板连接ZigBee协调器，ZigBee节点(采集终端)连接ZigBee协调器，可通过上述脚手架监测系统实施例的工作原理，实现监测终端对采集数据的实时监测；同时降低了监测系统的整体功耗，提高了对脚手架的监测续航时间。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种脚手架监测系统，其特征在于，包括监测终端以及装设在脚手架相应位置处、连接所述监测终端的若干采集终端；所述采集终端包含传感器以及连接所述传感器的传感供电电路；

所述监测终端向各所述采集终端传输周期性的采集唤醒指令；各所述采集终端根据所述采集唤醒指令导通所述传感供电电路，并向所述监测终端传输所述传感器获取到的脚手架传感数据；所述监测终端在监测到所述脚手架传感数据处于预设阈值范围时，向各所述采集终端传输采集休眠指令；各所述采集终端根据所述采集休眠指令断开所述传感供电电路。

2.根据权利要求1所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述采集终端还包括ZigBee采集模块和电池；

所述ZigBee采集模块的通信端连接所述监测终端，控制端连接所述传感供电电路，采集端连接所述传感器的数据传输端；所述电池的第一输出端连接所述ZigBee采集模块的供电端，第二输出端通过所述传感供电电路连接所述传感器的供电端。

3.根据权利要求2所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述传感供电电路包括继电器；

所述继电器的控制端连接所述ZigBee采集模块，输入端连接所述电池，输出端连接所述传感器。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述传感器包括以下一种或任意组合：压力传感器和位移传感器。

5.根据权利要求1所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述监测终端包括主控模块以及连接所述主控模块的ZigBee通信模块；

所述主控模块通过所述ZigBee通信模块连接各所述采集终端。

6.根据权利要求5所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述ZigBee通信模块包括ZigBee协调器以及连接所述ZigBee协调器的拨码开关矩阵、ZigBee天线；

所述ZigBee协调器连接所述主控模块；所述ZigBee天线连接各所述采集终端。

7.根据权利要求5所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述监测终端还包括连接所述主控模块的警示器。

8.根据权利要求7所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述警示器包括以下一种或任意组合：蜂鸣器和发光器。

9.根据权利要求5至8任意一项所述的脚手架监测系统，其特征在于，所述主控模块为ARM、单片机、FPGA或DSP。

10.根据权利要求1所述的脚手架监测系统，其特征在于，还包括若干移动终端；

各所述移动终端与所述监测终端通信连接。