本實(shí)用新型涉及一種高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備。

背景技術(shù)：

高大模板支撐系統(tǒng)在混凝土澆筑過(guò)程中和澆筑后一段時(shí)間內(nèi)，由于受壓可能發(fā)生一定的沉降和位移，如變化過(guò)大可能發(fā)生垮塌事故。為及時(shí)反映高支模支撐系統(tǒng)的變化情況，預(yù)防事故的發(fā)生，需要對(duì)支撐系統(tǒng)進(jìn)行沉降和位移監(jiān)測(cè)。目前，高支模監(jiān)控方案采用全站儀和拉繩式位移傳感器對(duì)支撐系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由于支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組件密集，規(guī)模較大，造成視線遮擋，傳感器安裝困難，所以，通常監(jiān)測(cè)的點(diǎn)非常有限，且施工環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果影響較大。由于采用人工測(cè)量方式，采樣頻率很低，監(jiān)測(cè)人員投入時(shí)間長(zhǎng)及設(shè)備投入大。且不能完成全天候的監(jiān)測(cè)任務(wù)，這給工地安全保障帶來(lái)了很大的壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備。

解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

一種高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備，應(yīng)用于含有腳手架的高支模支撐結(jié)構(gòu)，所述腳手架由多根立桿和橫桿搭建組成，其特征在于：所述的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備設(shè)有柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件和數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器，所述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件設(shè)有兩個(gè)腳手架管夾、三個(gè)萬(wàn)向節(jié)、兩根桿件和兩個(gè)傾角傳感器；對(duì)于同一個(gè)所述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件，它的兩個(gè)所述腳手架管夾安裝固定在同一根作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的所述立桿上，并且，所述兩個(gè)腳手架管夾用于連接所述萬(wàn)向節(jié)的安裝平面相平行設(shè)置，第一個(gè)所述腳手架管夾位于第二個(gè)所述腳手架管夾的上方，第一根所述桿件的上端與所述第一個(gè)腳手架管夾通過(guò)第一個(gè)所述萬(wàn)向節(jié)相連，第二根所述桿件的下端與所述第二個(gè)腳手架管夾通過(guò)第二個(gè)所述萬(wàn)向節(jié)相連，所述第一根桿件的下端與所述第二根桿件的上端通過(guò)第三個(gè)所述萬(wàn)向節(jié)相連，第一個(gè)所述傾角傳感器固定在所述第一根桿件上，且所述第一個(gè)傾角傳感器的軸線與所述第一根桿件的軸向相平行，第二個(gè)所述傾角傳感器固定在所述第二根桿件上，且所述第二個(gè)傾角傳感器的軸線與所述第二根桿件的軸向相平行；所述兩個(gè)傾角傳感器的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器電氣連接。

為了能夠更清楚的檢測(cè)出高支模支撐結(jié)構(gòu)的變形情況，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式：所述腳手架管夾安裝固定在所述立桿與所述橫桿連接的節(jié)點(diǎn)位置上。

為了減小由傾角傳感器的重量對(duì)桿件產(chǎn)生的力矩作用，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式：所述第一個(gè)傾角傳感器固定在所述第一根桿件的上部位置上，所述第二個(gè)傾角傳感器固定在所述第二根桿件的下部位置上。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式：所述的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備設(shè)有多套所述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件；安裝在同一根作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的立桿上的多套所述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件首尾相連，即：對(duì)于安裝在同一根作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的立桿上的多套所述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件，上下相鄰的兩套所述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件中位于上方者的所述第二個(gè)腳手架管夾與位于下方者的所述第一個(gè)腳手架管夾為同一個(gè)腳手架管夾。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式：所述的數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器設(shè)有處理器、數(shù)據(jù)采集接口和用于為數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器供電的電源管理模塊，所述處理器通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集接口與所述各個(gè)傾角傳感器的輸出端電氣連接，所述處理器通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集接口接收所述各個(gè)傾角傳感器采集到的傳感信號(hào)。

作為本實(shí)用新型的改進(jìn)實(shí)施方式：所述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件的至少一根桿件上固定有LED燈帶，所述的數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器還設(shè)有開(kāi)關(guān)控制模塊，所述處理器通過(guò)所述開(kāi)關(guān)控制模塊與所述LED燈帶電氣連接，所述處理器能夠通過(guò)所述開(kāi)關(guān)控制模塊分別驅(qū)動(dòng)每一根所述LED燈帶點(diǎn)亮和熄滅。

作為本實(shí)用新型的改進(jìn)實(shí)施方式：所述的數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器還設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸接口，所述處理器能夠通過(guò)所述數(shù)據(jù)傳輸接口連接外部WiFi傳輸模塊和外部無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊，所述處理器能夠通過(guò)所述外部WiFi傳輸模塊或外部無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

第一，本實(shí)用新型設(shè)有柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件和數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器，由于柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件中由兩個(gè)腳手架管夾、三個(gè)萬(wàn)向節(jié)和兩根桿件連接組成的二元體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了X方向移動(dòng)、Y方向移動(dòng)和Z方向移動(dòng)的空間三個(gè)自由度上的無(wú)約束，使得高支模支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)變化能夠傳遞到該二元體結(jié)構(gòu)上，柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件的兩根桿件能夠產(chǎn)生相應(yīng)的位置移動(dòng)而形成相應(yīng)的空間角度變化，而該空間角度變化是對(duì)應(yīng)于高支模支撐結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)腳手架管夾所在安裝位置處的結(jié)構(gòu)變化的，所以，數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器能夠通過(guò)高精度的傾角傳感器采集到對(duì)應(yīng)于高支模支撐結(jié)構(gòu)所發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的傾角傳感器數(shù)據(jù)，為對(duì)高支模支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全預(yù)警提供了硬件基礎(chǔ)，有助于提升施工監(jiān)測(cè)水平及保障施工人員安全；并且，由于二元體結(jié)構(gòu)的特性，本發(fā)明采用柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件不會(huì)對(duì)其所安裝的立桿產(chǎn)生結(jié)構(gòu)影響；而且，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用的全站儀測(cè)量，本實(shí)用新型更適應(yīng)施工環(huán)境，不受視野影響，數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)信號(hào)線被數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器接收。

第二，本實(shí)用新型的柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化，可根據(jù)實(shí)際測(cè)量高度要求，將多套柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件在同一根作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的立桿上進(jìn)行首尾相連使用，因此，本實(shí)用新型能夠更靈活的適應(yīng)使用要求和環(huán)境。

第三，本實(shí)用新型通過(guò)在柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件上增設(shè)LED燈帶，并在數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器中增設(shè)開(kāi)關(guān)控制模塊，能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模塊分別驅(qū)動(dòng)每一根LED燈帶點(diǎn)亮和熄滅，為使用LED燈帶的顯示狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)高支模支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全示警提供了硬件基礎(chǔ)。

第四，本實(shí)用新型通過(guò)在數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器中增設(shè)數(shù)據(jù)傳輸接口，能夠通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口連接外部WiFi傳輸模塊或外部無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通信，為遠(yuǎn)程終端對(duì)高支模支撐結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控供了硬件基礎(chǔ)。

第五，本實(shí)用新型與立桿的連接采用半環(huán)式管夾卡扣，安裝方便快捷，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。測(cè)量部分采用高精度二軸傾角傳感器進(jìn)行角度測(cè)量，滿足測(cè)量精度的技術(shù)要求。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型中柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A部放大示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中多套柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3在高支模支撐結(jié)構(gòu)上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器的電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備，應(yīng)用于含有腳手架的高支模支撐結(jié)構(gòu)，腳手架一般安裝在頂板與基礎(chǔ)之間，其由多根立桿1和橫桿2搭建組成。本實(shí)用新型的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備設(shè)有數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器和多套柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3。

上述柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3設(shè)有兩個(gè)腳手架管夾31、三個(gè)萬(wàn)向節(jié)32、兩根桿件33和兩個(gè)高精度的傾角傳感器34，其中，腳手架管夾31采用的是鍛鑄鐵制作的扣件，其材質(zhì)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管腳手架扣件》GB 15831的規(guī)定；適用于外徑為48mm鋼管腳手架。

對(duì)于同一個(gè)柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3，它的兩個(gè)腳手架管夾31安裝固定在同一根作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的立桿1上，其中，工作人員可根據(jù)高支模支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖紙，選取重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的立桿1作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象；并且，兩個(gè)腳手架管夾31用于連接萬(wàn)向節(jié)32的安裝平面31a相平行設(shè)置，第一個(gè)腳手架管夾31位于第二個(gè)腳手架管夾31的上方，第一根桿件33的上端與第一個(gè)腳手架管夾31通過(guò)第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)32相連，第二根桿件33的下端與第二個(gè)腳手架管夾31通過(guò)第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)32相連，第一根桿件33的下端與第二根桿件33的上端通過(guò)第三個(gè)萬(wàn)向節(jié)32相連，第一個(gè)傾角傳感器34固定在第一根桿件33上，且第一個(gè)傾角傳感器34的軸線與第一根桿件33的軸向相平行，第二個(gè)傾角傳感器34固定在第二根桿件33上，且第二個(gè)傾角傳感器34的軸線與第二根桿件33的軸向相平行；兩個(gè)傾角傳感器34的輸出端與數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器電氣連接。并且，柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3的至少一根桿件33上固定有LED燈帶35。

工作人員可根據(jù)作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的立桿1的高度，安裝相應(yīng)數(shù)量的柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3于立桿1上，以滿足測(cè)量高度的相應(yīng)要求，安裝在同一根作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的立桿1上的多套柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3首尾相連，即：對(duì)于安裝在同一根作為被監(jiān)測(cè)對(duì)象的立桿1上的多套柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3，上下相鄰的兩套柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3中位于上方者的第二個(gè)腳手架管夾31與位于下方者的第一個(gè)腳手架管夾31為同一個(gè)腳手架管夾31。

為了能夠更清楚的檢測(cè)出高支模支撐結(jié)構(gòu)的變形情況，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式：上述腳手架管夾31優(yōu)選安裝固定在立桿1與橫桿2連接的節(jié)點(diǎn)位置上。

為了減小由傾角傳感器34的重量對(duì)桿件33產(chǎn)生的力矩作用，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式：上述第一個(gè)傾角傳感器34固定在第一根桿件33的上部位置上，第二個(gè)傾角傳感器34固定在第二根桿件33的下部位置上。

參見(jiàn)圖4，上述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器設(shè)有處理器、數(shù)據(jù)采集接口、開(kāi)關(guān)控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口和用于為數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器供電的電源管理模塊，處理器通過(guò)數(shù)據(jù)采集接口與各個(gè)傾角傳感器34的輸出端電氣連接，處理器通過(guò)數(shù)據(jù)采集接口接收各個(gè)傾角傳感器34采集到的傳感信號(hào)。處理器通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模塊與LED燈帶35電氣連接，處理器能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模塊分別驅(qū)動(dòng)每一根LED燈帶35點(diǎn)亮和熄滅。處理器能夠通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口連接外部WiFi傳輸模塊和外部無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊，處理器能夠通過(guò)外部WiFi傳輸模塊或外部無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通信。其中，本實(shí)用新型的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備中的信號(hào)線及電源線可優(yōu)選采用快速接頭對(duì)接，以提高設(shè)備組裝的便利性；電源管理模塊可采用電池，保證整個(gè)監(jiān)測(cè)工作周期內(nèi)不間斷工作。

本實(shí)用新型的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備的工作原理為：

由于柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3中由兩個(gè)腳手架管夾31、三個(gè)萬(wàn)向節(jié)32和兩根桿件33連接組成的二元體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了X方向移動(dòng)、Y方向移動(dòng)和Z方向移動(dòng)的空間三個(gè)自由度上的無(wú)約束，使得高支模支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)變化能夠傳遞到該二元體結(jié)構(gòu)上，柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3的兩根桿件33能夠產(chǎn)生相應(yīng)的位置移動(dòng)而形成相應(yīng)的空間角度變化，而該空間角度變化是對(duì)應(yīng)于高支模支撐結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)腳手架管夾31所在安裝位置處的結(jié)構(gòu)變化的，所以，數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器能夠采集到對(duì)應(yīng)于高支模支撐結(jié)構(gòu)所發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的傾角傳感器34數(shù)據(jù)，為對(duì)高支模支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全預(yù)警提供了硬件基礎(chǔ)；并且，由于二元體結(jié)構(gòu)的特性，本發(fā)明采用柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3不會(huì)對(duì)其所安裝的立桿1產(chǎn)生結(jié)構(gòu)影響。

而本實(shí)用新型的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備在實(shí)際使用的過(guò)程中，在本實(shí)用新型所公開(kāi)的硬件基礎(chǔ)上，增加將上述傾角傳感器34的傳感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成高支模支撐結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)的算法軟件，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)高支模支撐結(jié)構(gòu)的自動(dòng)安全預(yù)警，其基本原理是：以地面為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)傾角傳感器測(cè)量附屬于立桿上的柔性二元體角度變化，計(jì)算出支撐立桿的各個(gè)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間坐標(biāo)；并且，基于二元體模型特性形成的柔性鉸鏈，對(duì)被測(cè)立桿結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響。從而可以獲得立桿，由地面至立桿頂端，各個(gè)支撐結(jié)構(gòu)的狀態(tài)參數(shù)(沉降、傾角、橫向位移，空間曲線)。通過(guò)，在高支模支撐系統(tǒng)內(nèi)布置多個(gè)特征監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)支撐體系的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。

本實(shí)用新型的高支模支撐結(jié)構(gòu)安全預(yù)警設(shè)備符合《工程測(cè)量規(guī)范》(GB50026-2007)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和《建筑變形測(cè)量規(guī)范》(JGJ8-2007)和國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及高支模支撐結(jié)構(gòu)的實(shí)際環(huán)境和工作需求。并且，當(dāng)對(duì)高支模支撐結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目實(shí)施完畢后，可以將柔性二元體結(jié)構(gòu)變形測(cè)量組件3從立桿1上卸下，收集完畢信號(hào)線，整套設(shè)備可回收使用。

本實(shí)用新型不局限于上述具體實(shí)施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。