一种荷载作用下临时支架稳定性监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种检测系统，具体设于一种荷载作用下临时支架稳定性监测系统。

背景技术：

当前工程项目中临时支架应用很多，如模板支架、满堂支架、脚手架。在混凝土浇筑等工程施工过程中，临时支架起着极为重要的作用，当构架达到设计强度要求后，会进行拆除。临时支架都会进行初步设计方案验算，满足强度要求后进行布设施工。然而，现场情况与计算模拟的过程往往存在差距，且施工过程中由于工人的疏忽或其他情况，易造成质量问题。此外，对于大面积支架，在施工过程中人员不能进入支架内部进行检查，支架的受力状况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种荷载作用下临时支架稳定性监测系统，要解决现有技术无法实时检测的技术问题；并解决现有技术实用时间不长、需经常更换的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种荷载作用下临时支架稳定性监测系统，其特征在于：包括直接固定在临时支架上的检测设备、数据接收器和终端显示平台，数据接收器接收来自检测设备的数据，并显示于终端显示平台，所述检测设备包括外部壳体和用于将外部壳体与临时支架固的卡箍，外部壳体内装载有姿态角度传感器和用于向姿态角度传感器供电的可充电锂电池，所述外部壳体设有用于显示可充电锂电池电量及工作状态的显示器和用于控制姿态角度传感器工作与否的开关。

进一步优选地，所述姿态角度传感器通过固定座固定在外部壳体内。

进一步地，所述可充电锂电池可拆卸式固定在外部壳体内，所述可充电锂电池下部卡固在设于外部壳体上的u型卡槽内。

进一步地，所述数据接收器为无限路由器，所述终端显示平台为计算机，所述终端显示平台上装载有用于警示临时支架弯曲角度超过阈值的报警装置。

进一步地，所述阈值为0.75°。

此外，所述卡箍通过设于外部壳体上的卡扣与外部壳体固定。

更加优选地，所述外部壳体为带有侧盖的塑料矩形壳体。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型提供了可实现远程监控、实时监测、可视化、预警、报警设备，提前预防危险源位置，同时保证了现场工人的安全，具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型涉及的检测设备的结构示意图；

图2为本实用新型涉及的外部壳体的结构示意图；

图3为本实用新型涉及的检测设备与数据接收器和终端显示平台的数据传输图示；

图4为本实用新型涉及的终端显示平台显示界面图示；

图5为本实用新型涉及的临时支架位移图示。

附图标记：1-临时支架；2-数据接收器；3-终端显示平台；4-外部壳体；5-姿态角度传感器；6-可充电锂电池；7-固定座；8-显示器；9-开关；10-卡箍；11-u型卡槽。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型进一步说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

一种荷载作用下临时支架稳定性监测系统，如图1所示，包括直接固定在临时支架1上的检测设备、数据接收器2和终端显示平台3，数据接收器2接收来自检测设备的数据，并显示于终端显示平台3，检测设备包括外部壳体4和用于将外部壳体4与临时支架1固的卡箍10，外部壳体4内装载有姿态角度传感器5和用于向姿态角度传感器5供电的可充电锂电池6，外部壳体4设有用于显示可充电锂电池6电量及工作状态的显示器8和用于控制姿态角度传感器5工作与否的开关9，姿态角度传感器5通过固定座7固定在外部壳体4内，可充电锂电池6可拆卸式固定在外部壳体4内，可充电锂电池6下部卡固在设于外部壳体4上的u型卡槽11内，以便随时抽查拿取和固定，数据接收器2为无限路由器，终端显示平台3为计算机，计算机上装载有用于警示临时支架1弯曲角度超过阈值的报警装置，报警装置即为计算机自带的声卡系统，阈值为0.75°，超过0.75°计算机会自动发出警示声，从图2可以看出，卡箍10通过设于外部壳体4上的卡扣与外部壳体4固定，卡箍宽度宜选用较宽的，以保证很好的连接性、倾角反应准确。宽度选用1cm左右，外部壳体4可以设计为带有侧盖的塑料矩形壳体，也可以是其他满足设计需要的形状。

具体地，外部壳体，外观尺寸选取6.5cm*4.5cm*3cm的矩形壳体，壳体外部有开关、显示器、充电口，内部包含姿态角度传感器、可充电锂电池及固定座，开关控制整个传感器的工作与否，打开开关，传感器保持通电状态，并实时传输数据；关闭状态则姿态角度传感器无供电，无数据传输。外部壳体上显示器，当打开开关后，可显示电池余量、设备正常状态（是否正常）、wifi连接情况、当连接可充电锂电池后会显示充电中、充电完成后会显示充电完成。关闭可充电锂电池后显示器同样关闭，外部壳体上还应设计充电口，用于给壳体内电池充电，姿态角度传感器上下部分别与外部壳体通过2个螺栓座固定，充电电池，每充一次电可工作10小时，充电电池通过上下部与壳体固定，下部卡在u型凹槽内，电池与姿态角度传感器之间通过线路连接。

姿态角度传感器利用三轴mems（microelectromechanicalsystems，微电子机械系统）陀螺仪技术结合三轴mems加速度计实现传感器姿态角度的测量。

mems陀螺仪利用科里奥利力（旋转物体在径向运动时所受到的切向力），旋转中的陀螺仪可对各种形式的直线运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。

mems陀螺仪的核心元件是一个微加工机械单元，在设计上按照一个音叉机制运转（音叉机制的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动，当音叉开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，音叉开关的这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号）。

电机驱动部分通过静电驱动方法，使机械元件前后振荡，产生谐振，利用科里奥利力把角速率转换成一个特定感应结构的位移，两个正在运动的质点向相反方向做连续运动。只要从外部施加一个角速率，就会出现一个力，力的方向垂直于质点的运动方向。产生的力使感应质点发生位移，位移大小与所施加的加速度速率大小成正比，位于旁边的传感器就能感应出在定子和转子之间引起的电容变化，从而实现操控功能。并且，由于在控制电路内部嵌入了先进的电源关断功能，可以在不需要传感器功能的时候关闭整个传感器，或让其进入深度睡眠模式，便可大幅降低陀螺仪的总功耗。从而像手机等便携式设备就会由此获得更长的续航时间。角度精度：0.05°（静态），0.1°（动态），姿态角度传感器无线wifi与数据接收器2进行数据传输。数据传输方式，如图3所示，若干个姿态角度传感器通过无线传输的方式，将采集数据传输至服务器，通过计算机可下载数据，并实时监测。

终端显示平台可实现传感器重命名、相对位置设定（便于展现所有传感器布点的整体空间倾角形态，方便更好的指导施工），三轴方向校准，单个杆件（支架）相对角度展示、整体支架倾角形态展示，预警值设置、报警声音设置、报警界面提示，各传感器累计变化图，显示界面如图4所示。

本实用新型根据钢结构设计规范标准（gb50017-2017）中附b.2.2条款要求：多层结构的弹性层间位移角不宜超过1/150=0.007（排架结构）。对于支架结构，一般认为最大位移出现在杆件的中间部位，那么θ=arctan[(l/150)/(l/2)]=arctan[1/75]=0.75°。综上，倾角预警值设置为0.75°。

如图5所示，杆倾角θ=arctan（2*w/l）；上述倾角传感器的精度为0.05°（静态），0.1°（动态），按动态精度计算：tan(0.1°)=0.00175。那么，按支杆长度1m进行计算，w=0.87mm。精度较高，满足要求。

操作步骤如下：

测量步骤（传感器布置、数据采集、传输、数据处理）

1、打开前端传感器开关，开启设备、调试（查看电源剩余电量、工作状态等），无线连接；

2、根据现场情况及初步设计要求布置倾角传感器，原则上每个支杆布置1个，且应布置在支架的上部位置。特殊情况（较危险）位置可在横向支杆上加布倾角传感器，布设位置应在支杆靠近中间位置（不要布设在中间位置，防止支杆受弯后传感器整体竖向位移，而测不到倾角）；

3、利用固定卡箍，将传感器与支杆进行固定；

4、根据传感器布设情况，在系统平台内对传感器信息进行录入，包括名称、位置坐标、布设方向（以便确定倾角的方向）、预警值设置等；

5、开始统计数据后，系统初始值识别，并进行初始值清零修正；

6、实时显示数据曲线，后台对数据进行处理，并根据预设警戒值，当出现数据较大时，系统报警；停止施工，根据系统平台查看预警位置，进行核查出现危险的原因，并进行加固等处理；

7、施工完成，回收传感器，充电后（电池保护）储藏，以备下次使用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。