用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及适用于建筑物的物联网系统。用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，包括一物联网系统，物联网系统包括一用于信息采集的感知层、一用于信息传输的的网络层、一用于信息处理和决策的应用层，感知层通过网络层连接应用层，感知层还包括一激光对射系统，激光对射系统包括一激光发射器、一激光接收器，激光发射器、激光接收器分别位于古建筑梁的两端部；激光发射器朝向激光接收器。一旦古建筑的梁发生变形，激光发射器发出的光会偏离激光接收器的光敏元件的感光面或者直接被阻断或照射不到感光面，激光对射系统根据感光面的激光移动情况以及激光有无情况，确定古建筑梁的变形情况。
【专利说明】用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及物联网系统，具体涉及适用于建筑物的物联网系统。
【背景技术】
[0002]文物古建筑保护的一个重要目的就是其所蕴含的优秀历史文化价值的传播和利用，具有文件传承和教育的作用。文物古建筑的历史文化价值保护不仅要了解保护对象的价值，更要明确保护对象的残损状况，因此获取残损现状信息，并予以实时监测、评价将是科学有效的开展保护研究和进行维护、修缮的基础和前提保障。此外文物古建筑维护的经费主要用于建筑的修缮和加固，由于缺乏预防性维护的投入，造成“出现大病后花大钱治”的现状，因此实时监测建筑的状态显得尤为必要。
[0003]当建筑中梁发生变形时，其安全性将不能满足要求，可能会导致屋面的瓦块发生滑动，甚至出现高空坠落现象，导致安全事故。因此，在文物古建筑中，对古建筑梁的变形进行实时监测，可及时发现和解决存在的问题和安全隐患。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，以解决上述问题。
[0005]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，包括一物联网系统，所述物联网系统包括一用于信息米集的感知层、一用于信息传输的的网络层、一用于信息处理和决策的应用层，所述感知层通过所述网络层连接所述应用层，其特征在于，所述感知层还包括一激光对射系统，所述激光对射系统包括一激光发射器、一激光接收器，所述激光发射器、所述激光接收器分别位于古建筑梁的两端部；
[0007]所述激光发射器朝向所述激光接收器。在梁未发生变形时，所述激光发射器发出的激光正好照射到激光接收器的光敏元件感光面上。一旦古建筑的梁发生变形，激光发射器发出的光会偏离所述激光接收器的光敏元件的感光面或者直接被阻断或照射不到感光面，激光对射系统根据感光面的激光移动情况以及激光有无情况，确定古建筑梁的变形情况。
[0008]所述信号处理模块还可以连接至少一个应变式传感器。应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。信号处理模块可以根据应变式传感器所采集到的数据作为判断古建筑变形情况的参数。所述应变式传感器可以是丝式电阻应变片或箔式电阻应变片。
[0009]所述应变式传感器位于古建筑的结构件交叉处，所述结构件交叉处是指梁、柱、檩条中任意两个的连接处。为了在减少对古建筑的破坏的前提下，全方位检测各测量点处的信息，作为一种优选方案，每个用于测量的结构件交叉处均设有两个应变式传感器，一个测量方向为水平方向，一个测量方向为竖直方向。[0010]所述应变式传感器包括敏感栅、基底、引线、盖片，敏感栅由直径为0.01-0.05mm、高电阻系数的细丝弯曲而成。所述应变式传感器的外壳固定在梁、柱、檩条中的任意一个上，所述敏感栅抵住或插入梁、柱、檩条中的另一个。该种安装方式，便于安装和拆卸，而且对古建筑的整体形貌破坏较小。
[0011]为了提高激光对射系统的监测准确度，所述激光发射器的激光射出窗口、所述激光接收器的光敏元件感光面距离所述梁表面的距离最好小于0.5厘米。
[0012]作为一种优选方案,所述激光发射器与所述激光接收器固定在古建筑梁同一轴线上。当激光光束的中心距离所述光敏元件感光面的中心不超过0.2毫米时，物联网系统认为梁未发生变形；当激光光束的中心距离所述光敏元件感光面的中心为0.2毫米到0.4毫米时，物联网系统认为梁发生微小变形；当激光光束的中心距离所述光敏元件感光面的中心超过0.4毫米后，物联网系统认为梁向安装有激光发射器的一侧发生弯曲变形，需要维护；当光敏元件的感光面接收不到激光时，物联网系统认为梁存在向远离安装激光发射器的一侧发生弯曲变形，需要维护。
[0013]激光照射到所述光敏元件感光面时，会在光敏元件感光面上形成一激光照射面，所述激光光束的中心可以是所述激光照射面的几何中心。也可以根据激光照射面的形状，根据激光照射面的弧度，计算激光照射面的球新，已激光照射面的球心作为激光光束的中心。还可以调整激光发射器发射出的激光光束的粗细，使激光发射器发射出的激光较细，以较小的激光在光敏元件感光面上形成的激光照射面作为激光光束的中心。
[0014]所述激光接收器的光敏元件的前方最好设有一感光罩，所述感光罩是一使照射到感光罩的激光反射或折射到所述光敏元件的感光面的罩体，所述罩体的面积大于所述光敏元件的感光面的面积。
[0015]作为一种优选方案，所述激光对射系统还包括一信号处理模块，所述信号处理模块连接一信号存储模块，所述信号处理模块还连接一射频信号处理模块；
[0016]所述激光对射系统还包括一与所述射频信号处理模块配套的读写器；
[0017]所述射频信号处理模块将信号处理模块得出的数据处理成读写器可识别的数据并向读写器发射；
[0018]所述读写器设有一用于接入网络层的WIFI通信模块、GPRS通信模块或3G通信模块。激光对射系统借助读写器将检测到的数据送入网络层。采用射频卡技术后，本实用新型具有非接触识读、抗恶劣环境、保密性强、准确性和安全性高的特点。
[0019]作为另一种优选方案，所述激光对射系统还包括一信号处理模块，所述信号处理模块连接一信号存储模块，所述信号处理模块还连接一用于接入网络层的WIFI通信模块、GPRS通信模块或3G通信模块。激光对射系统直接将检测到的数据送入网络层。
[0020]所述网络层是一利用WIFI网络实现信息传输的网络或利用GPRS网络实现信息传输的网络或利用3G网络实现信息传输的网络。
[0021]所述应用层包括一云服务平台，所述云服务平台包括一处理器系统，所述处理器系统连接一显示器，所述处理器系统还连接一平台用无线通信模块，所述处理器系统中设有自动报警软件，所述自动报警软件使得云服务平台可以向指定的终端发送报警信号。所述指定的终端可以是平板电脑、电话、智能手机等与云服务平台建立有通信协议的设备。【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的电路框图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
[0024]参照图1，用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，包括一物联网系统，物联网系统包括一用于信息米集的感知层、一用于信息传输的的网络层、一用于信息处理和决策的应用层，感知层通过网络层连接应用层，感知层还包括一激光对射系统，激光对射系统包括一激光发射器、一激光接收器，激光发射器、激光接收器分别位于古建筑梁的两端部；激光发射器朝向激光接收器。在梁未发生变形时，激光发射器发出的激光正好照射到激光接收器的光敏元件感光面上。一旦古建筑的梁发生变形，激光发射器发出的光会偏离激光接收器的光敏元件的感光面或者直接被阻断或照射不到感光面，激光对射系统根据感光面的激光移动情况以及激光有无情况，确定古建筑梁的变形情况。
[0025]为了提高激光对射系统的监测准确度，激光发射器的激光射出窗口、激光接收器的光敏元件感光面距离梁表面的距离最好小于0.5厘米。
[0026]作为一种优选方案，激光发射器与激光接收器固定在古建筑梁同一轴线上。当激光光束的中心距离光敏元件感光面的中心不超过0.2毫米时，物联网系统认为梁未发生变形；当激光光束的中心距离光敏元件感光面的中心为0.2毫米到0.4毫米时，物联网系统认为梁发生微小变形；当激光光束的中心距离光敏元件感光面的中心超过0.4毫米后，物联网系统认为梁向安装有激光发射器的一侧发生弯曲变形，需要维护；当光敏元件的感光面接收不到激光时，物联网系统认为梁存在向远离安装激光发射器的一侧发生弯曲变形，需要维护。
[0027]激光照射到光敏元件感光面时，会在光敏元件感光面上形成一激光照射面，激光光束的中心可以是激光照射面的几何中心。也可以根据激光照射面的形状，根据激光照射面的弧度，计算激光照射面的球新，已激光照射面的球心作为激光光束的中心。还可以调整激光发射器发射出的激光光束的粗细，使激光发射器发射出的激光较细，以较小的激光在光敏元件感光面上形成的激光照射面作为激光光束的中心。
[0028]激光接收器的光敏元件的前方最好设有一感光罩，感光罩是一使照射到感光罩的激光反射或折射到光敏元件的感光面的罩体，罩体的面积大于光敏元件的感光面的面积。
[0029]作为一种优选方案，激光对射系统还包括一信号处理模块，信号处理模块连接一信号存储模块，信号处理模块还连接一射频信号处理模块；
[0030]激光对射系统还包括一与射频信号处理模块配套的读写器；
[0031]射频信号处理模块将信号处理模块得出的数据处理成读写器可识别的数据并向读写器发射；读写器设有一用于接入网络层的WIFI通信模块、GPRS通信模块或3G通信模块。激光对射系统借助读写器将检测到的数据送入网络层。采用射频卡技术后，本实用新型具有非接触识读、抗恶劣环境、保密性强、准确性和安全性高的特点。
[0032]作为另一种优选方案，激光对射系统还包括一信号处理模块，信号处理模块连接一信号存储模块，信号处理模块还连接一用于接入网络层的WIFI通信模块、GPRS通信模块或3G通信模块。激光对射系统直接将检测到的数据送入网络层。
[0033]网络层是一利用WIFI网络实现信息传输的网络或利用GPRS网络实现信息传输的网络或利用3G网络实现信息传输的网络。
[0034]应用层包括一云服务平台，云服务平台包括一处理器系统，处理器系统连接一显示器，处理器系统还连接一平台用无线通信模块，处理器系统中设有自动报警软件，自动报警软件使得云服务平台可以向指定的终端发送报警信号。指定的终端可以是平板电脑、电话、智能手机等与云服务平台建立有通信协议的设备。
[0035]信号处理模块还可以连接至少一个应变式传感器。应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。信号处理模块可以根据应变式传感器所采集到的数据作为判断古建筑变形情况的参数。应变式传感器可以是丝式电阻应变片或箔式电阻应变片。
[0036]应变式传感器位于古建筑的结构件交叉处，结构件交叉处是指梁、柱、檩条中任意两个的连接处。为了在减少对古建筑的破坏的前提下，全方位检测各测量点处的信息，作为一种优选方案，每个用于测量的结构件交叉处均设有两个应变式传感器，一个测量方向为水平方向，一个测量方向为竖直方向。
[0037]应变式传感器包括敏感栅、基底、引线、盖片，敏感栅由直径为0.01-0.05mm、高电阻系数的细丝弯曲而成。应变式传感器的外壳固定在梁、柱、檩条中的任意一个上，敏感栅抵住或插入梁、柱、檩条中的另一个。该种安装方式，便于安装和拆卸，而且对古建筑的整体形貌破坏较小。
[0038]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，包括一物联网系统，所述物联网系统包括一用于信息米集的感知层、一用于信息传输的的网络层、一用于信息处理和决策的应用层，所述感知层通过所述网络层连接所述应用层，其特征在于，所述感知层还包括一激光对射系统，所述激光对射系统包括一激光发射器、一激光接收器，所述激光发射器、所述激光接收器分别位于古建筑梁的两端部； 所述激光发射器朝向所述激光接收器。
2.根据权利要求1的用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，其特征在于:所述激光发射器的激光射出窗口、所述激光接收器的光敏元件感光面距离所述梁表面的距离小于0.5厘米。
3.根据权利要求1的用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，其特征在于:所述激光发射器与所述激光接收器固定在古建筑梁同一轴线上。
4.根据权利要求1、2或3的用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，其特征在于:所述激光接收器的光敏元件的前方设有一感光罩，所述感光罩是一使照射到感光罩的激光反射或折射到所述光敏元件的感光面的罩体，所述罩体的面积大于所述光敏元件的感光面的面积。
5.根据权利要求1、2或3的用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，其特征在于:所述激光对射系统还包括一信号处理模块，所述信号处理模块连接一信号存储模块，所述信号处理模块还连接一射频信号处理模块； 所述激光对射系统还包括一与所述射频信号处理模块配套的读写器； 所述射频信号处理模块将信号处理模块得出的数据处理成读写器可识别的数据并向读写器发射； 所述读写器设有一用于接入网络层的WIFI通信模块、GPRS通信模块或3G通信模块。
6.根据权利要求1、2或3的用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，其特征在于:所述激光对射系统还包括一信号处理模块，所述信号处理模块连接一信号存储模块，所述信号处理模块还连接一用于接入网络层的WIFI通信模块、GPRS通信模块或3G通信模块。
7.根据权利要求1、2或3的用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，其特征在于:所述网络层是一利用WIFI网络实现信息传输的网络或利用GPRS网络实现信息传输的网络或利用3G网络实现信息传输的网络。
8.根据权利要求1、2或3的用于监测古建筑梁变形情况的物联网系统，其特征在于:所述应用层包括一云服务平台，所述云服务平台包括一处理器系统，所述处理器系统连接一显示器，所述处理器系统还连接一平台用无线通信模块，所述处理器系统中设有自动报警软件，所述自动报警软件使得云服务平台向指定的终端发送报警信号。
【文档编号】G01B11/16GK203632703SQ201320755028
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】侯实, 刘超, 周亮, 曹勇, 王亮, 刘文卓 申请人:上海建为建筑修缮工程有限公司