分布式智能脚手架底座受力状态监测系统的制作方法

本发明涉及脚手架安全监测技术领域，特别涉及一种分布式智能脚手架底座受力状态监测系统。

背景技术：

脚手架是建筑施工中不可缺少的临时设施，是为保证高处作业安全、顺利施工而搭设的工作平台或作业通道，在结构施工、装修施工和设备管道的安装施工中有着广泛的应用。

近年来我国建筑施工脚手架安全事故频发，不论是脚手架整体或局部失稳造成的倾覆、坍塌，还是脚手架搭拆及架上作业人员的高处坠落，均造成严重的伤亡事故。

钢管脚手架立杆设底座，可以防止滑动和不均匀下沉。正常情况下，施工作业区域内的不同脚手架底座受力是均匀的。当脚手架失稳时，脚手架底座之间的受力状态会发生比较大的差异。如果能对工作区域内多个脚手架底座的受力状态进行同步实时监测，在其受力不均时及时预警，就可以避免整个脚手架的失稳、坍塌，从而减少安全事故，避免人员伤亡。

技术实现要素：

为了预防脚手架的失稳垮塌，本发明提供一种分布式智能脚手架底座受力状态监测系统，对施工作业区域内脚手架底座的受力状态进行同步采集、监测，并在其受力不均或超限时及时预警。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种分布式智能脚手架底座受力状态监测系统，包括集成在各个脚手架底座上的应变传感器以及统一的无线多通道同步采集设备。

具体地，所述脚手架底座可以是固定式底座或可调式底座，所述固定式底座可以是外套式或内插式。

进一步地，所述应变传感器集成在脚手架底座的底板上。

进一步地，所述应变传感器的输出连接到无线多通道同步采集设备的输入，所述无线多通道同步采集设备的输出通过无线传输发送给远程pc客户端。

优选地，所述脚手架底座集成的应变传感器为电阻应变传感器，使用电阻应变片测量脚手架底座受力状态的变化。所述电阻应变片的数量通常是四个，为了达到更好的监测效果，可以扩展为六个或八个。所述电阻应变片均匀集成在脚手架底座的底板上。

优选地，所述电阻应变传感器采用电桥电路为测量电路，所述电桥电路采用四分之一桥、半桥或全桥中的一种工作方式。采用半桥或全桥电路时，将相对的应变片接入电桥的相邻两臂。

进一步地，所述无线多通道同步采集设备包括电桥电路、信号调理器、多通道a/d转换器、微控制器和无线传输模块。所述电桥电路的输出连接到信号调理器的输入，所述信号调理器的输出连接到多通道a/d转换器的输入，所述多通道a/d转换器的输出连接到微控制器的输入，所述微控制器的输出连接到无线传输模块的输入。

进一步地，所述电阻应变传感器的电阻应变片接入电桥电路，一个电桥电路的输出经过信号调理后接入多通道a/d转换器的一个输入通道。

优选地，所述信号调理器可对应变传感器采集的信号进行误差补偿以及必要的放大处理。

优选地，所述多通道a/d转换器对不同应变传感器的输出同步采集，并将模拟信号转换成数字信号，便于信号处理和传输。

进一步地，所述无线多通道同步采集设备中的微控制器对多通道a/d转换器输出的数字信号进行数字滤波、分析处理，处理结果通过无线传输模块发送到远程pc客户端。

本发明的有益效果是：通过分布式智能脚手架底座受力状态监测系统，对施工作业区域内脚手架底座之间的受力情况进行实时监测，并通过无线传输模块将实时数据及报警信息发送到远程pc客户端，从而及时发现脚手架在安装及使用过程中的失稳、超载等问题，预防脚手架的坍塌，保证施工安全。

附图说明

图1是本发明分布式智能脚手架底座受力状态监测系统的俯视结构图。

图2是本发明分布式智能脚手架底座受力状态监测系统的原理结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

实施例1

本发明分布式智能脚手架底座受力状态监测系统的俯视结构图如图1所示，图1是系统结构的示意图，所述分布式智能脚手架底座受力状态监测系统可监测的脚手架底座并不限于八个。所述脚手架底座可以是固定式底座或可调式底座，所述固定式底座可以是外套式或内插式。本发明的实施原理如图2所示。

所述分布式智能脚手架底座受力状态监测系统，包括集成在脚手架底座上的应变传感器以及无线多通道同步采集设备。

具体地，所述应变传感器集成在脚手架底座的底板上，所述应变传感器的输出连接到无线多通道同步采集设备的输入，所述无线多通道同步采集设备的输出通过无线传输发送给远程pc客户端。

优选地，所述脚手架底座集成的应变传感器为电阻应变传感器，使用电阻应变片测量脚手架底座受力状态的变化。所述电阻应变片的数量通常是四个，为了达到更好的监测效果，可以扩展为六个或八个。所述电阻应变片均匀集成在脚手架底座的底板上。

优选地，所述电阻应变传感器采用电桥电路为测量电路，所述电桥电路采用四分之一桥、半桥或全桥中的一种工作方式。采用半桥或全桥电路时，将相对的应变片接入电桥的相邻两臂。由于相对的两个电阻应变片位置对称，受力相反，当应变片因受力产生形变时，电桥失去平衡，从而产生差分信号，此差分信号反映了脚手架底座应力的变化。

进一步地，所述无线多通道同步采集设备包括电桥电路、信号调理器、多通道a/d转换器、微控制器和无线传输模块。所述电桥电路的输出连接到信号调理器的输入，所述信号调理器的输出连接到多通道a/d转换器的输入，所述多通道a/d转换器的输出连接到微控制器的输入，所述微控制器的输出连接到无线传输模块的输入。进一步地，所述电阻应变传感器的电阻应变片接入电桥电路，一个电桥电路的输出经过信号调理后接入多通道a/d转换器的一个输入通道。

具体实施时，对施工作业区域内的脚手架底座进行编号，并将集成在脚手架底座底板上的应变传感器接入无线多通道同步采集设备。所述无线多通道同步采集设备中的a/d转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号后输入微控制器。所述微控制器收集到各个脚手架底座在相同时间点的受力状态信息，对其进行比较分析，判断各个底座之间的受力是否均匀，并与提前设置好的预警值进行比较，在超出预警值时发出预警信号。具体分为三种情况：有脚手架底座悬空的、有底座承载过重的、有底座倾斜的。所述微控制器将预警位置、预警原因以及预警级别通过无线传输模块发送到远程pc客户端。监控人员根据收到的预警信息及时对相应的部位进行检查、调整，从而保证脚手架的正常工作，避免因失稳造成伤亡事故。在没有预警发生时，监控人员也可以在远程pc客户端请求查看存储在所述无线多通道同步采集设备中的实时数据和历史报警信息。

在上述实施例中，所述信号调理器对应变传感器采集的信号进行误差补偿以及必要的放大处理，所述多通道a/d转换器对不同应变传感器的输出同步采集，并将模拟信号转换成数字信号，便于信号处理和传输。

在上述实施例中，所述无线多通道同步采集设备的微控制器具有数据采集控制功能，将同步时钟信号输送到多通道a/d转换器，控制其对信息的同步采集。所述时钟信号的频率可根据实际情况设置。此外，所述微控制器能够对接收到的数字信号进行数字滤波，去除噪声。进而，所述微控制器对信号进行相应的数据处理，分析脚手架底座的受力状态，判断脚手架底座有无失稳或超载，并将报警信息通过无线传输模块上报给远程pc客户端。优选地，所述微控制器具有存储控制功能，可存储实时数据及历史报警信息。

实施例2

如图1-2所示，本发明分布式智能脚手架底座受力状态监测系统的结构及实施原理同实施例1。

具体实施时，将整个施工现场的脚手架划分为不同的区域，将集成在每个脚手架底座上的应变传感器接入无线多通道同步采集设备。所述无线多通道同步采集设备中的多通道a/d转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号后输入微控制器。所述微控制器收集到了各个脚手架底座在相同时间点的受力状态信息，对每个工作区域内脚手架底座的综合受力状态进行分析，并对不同区域之间的受力情况进行比较，从而判断是否存在整个区域的下沉、悬空或倾斜，并发出预警信号。所述微控制器将预警位置、预警原因以及预警级别通过无线传输模块发送到远程pc客户端。监控人员根据收到的预警信息及时对相应的区域进行检查、调整，从而避免因脚手架的失稳而造成伤亡事故。在没有预警发生时，监控人员也可以在远程pc客户端请求查看存储在所述无线多通道同步采集设备中的实时数据和历史报警信息。

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。