一种多参数户外广告牌安全监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及户外广告牌安全监测领域，具体涉及一种一种多参数户外广告牌安全监测装置。


背景技术：

2.近年来，户外广告牌已经成为一种流行的户外广告行业。高空广告牌长期暴露在野外，其稳固性也会日渐受到影响，最终可能造成安全事故。
3.鉴于户外广告设施为露天构筑物，在风荷载、酸雨及腐蚀气体的侵袭下，极易造成焊缝腐蚀、开裂，造成锚固及连接螺栓松动，造成涂层风化及构件锈蚀、腐烂等情况；严重时可能诱发高空坠物伤害，构架整体倾覆等安全事故。
4.相关技术规范要求对户外广告设施实行定期安全检测，目前行业内多采用现场定期检测或监测技术方法手段。在当下物联网传感、通讯技术广泛应用于安全监测领域的背景下，有必要采用可靠的监测传感技术手段开展相应监测预警工作，提升工作自动化、信息化程度，更好地将安全隐患消除在萌芽阶段，为广告设施智能化运维助力。
5.目前，对于户外广告牌安全监测方法有一下几种：一是传统的人工巡查检测方法；二是采用测量机器人对广告牌钢结构进行倾斜率测量；三是自动化监测方法。
6.传统的人工巡查方法：安全监测人员使用一定的攀爬工具上升到广告牌顶部，然后利用相关的检测工具进行钢架结构、广告牌是否剥落等情况进行检验。
7.半自动化监测：以广告牌周围一定范围为测量区域，设置平面控制网和高程控制网，对广告牌进行无棱镜模式测量，得到地基基础沉降数据和高空广告牌的整体空间位置信息，最后通过平差处理得到中误差等相关数据来确定广告牌的整体结构稳定性。
8.自动化化监测技术：通过添加倾角传感器，对广告牌的倾角、位移进行监测并通过无线网络传输到管理部门，实现自动化监测。
9.现有技术缺陷如下:
10.第一种，传统的人工检测方法，对于户外广告牌的整体监测，人工巡查方法只能宏观的分辨广告牌基础是否发生沉降、倾斜、以及广告牌支撑的钢架结构破坏、广告牌有明显的剥落等变化情况，该监测方法作业难度大、作业周期长、危险系数高、监测人员有一定的专业技术，且检测工作的精准度也有限。
11.第二种，半自动化监测方法，利用测量仪器进行形变监测。利用测量仪器，实现三维坐标获取，并判断目标的形变情况。该方法工作量较大，测量的精准度较人工监测方法高，实现无棱镜模式测量有较大的外界干扰因素，监测经费较高。
12.第三种，自动化监测方法，利用传感器进行实时监测。通过倾角传感器监测广告牌的倾角、位移等数据，实现自动化监测，但该监测方法实现了主要影响因素的监测，忽略了次要监测要素，在数据分析上会使得数据远远偏离真实的形变数据，使得数据在预测板块、分析结果板块出现的误差相对较大。


技术实现要素：

13.针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种多参数户外广告牌安全监测装置，较为全面的实现对野外高空广告牌的相关安全监测。
14.为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：
15.一种多参数户外广告牌安全监测装置，包括位移传感器、充放电控制器、电池、通讯天线、避雷针、温度传感器、风力风向传感器、倾斜加速度传感器，整体集成为监测箱，所述监测箱固定安装在支撑广告牌的立柱顶端，所述温度传感器和风力风向传感器位于监测箱上部，所述倾斜加速度传感器、充放电控制器、电池位于监测箱内部，所述位移传感的监测点布置在广告牌支架上面部分的端点处。通过倾斜加速度计对广告牌采用斜交方案的监测方法，获取立柱的三轴方向的倾斜度、和三轴方向上的加速度数据，并通过两者数据分析得到广告牌垂直度偏离尺度。再通过温度传感器和风力风向传感器对广告牌所处的环境因素进行监测，获取广告牌所处的温度、所受风力大小等环境因素数据。最后通过位移传感器对广告幕布的损害进行监测，获取该广告幕布的形变数据。
16.进一步的，所述监测箱侧面还安装有太阳能电池板，为电池进行电量补充。
17.进一步的，还包括在广告牌的地基部分设置的gnss设备，对广告牌的地基基础进行平面位移和沉降位移监测，实时监测地基基础的形变情况。
18.进一步的，在广告牌20米到50米范围内设置有视频监测设备，视频监测设备与监测箱上的传感器以局域自组网连接。当主设备发生预警情况的同时就会发出驱动信号驱使控制系统触发视频监控设备对广告牌进行视图影像的获取，并传回云端，为管理人员或监测人员提供直观的影像资料以查清广告牌发生的具体形变程度。
19.传感器部件说明：
20.1)倾斜加速度计：将倾斜加速度计安装在广告牌的立柱上，对广告牌立柱进行倾斜角度、倾斜变化的加速度进行监测，并通过整体结构的垂直度进行安全判断。
21.2)温度传感器：对广告牌所处的环境温度进行实时监测，获取目标的温度变化值，钢架结构受温度影响会发生热胀冷缩的现象，长此以往会使得使用的钢架材料发生形变甚至塑性化。
22.3)风力风向、位移传感器：该传感器安装的位置高出整个广告牌高度，对广告牌所承受的风力等级大小进行监测。户外广告牌经过长时间风力影响会产生一定的损害，其广告绗架结构(广告绗架结构支撑广告幕布)也会伴随着发生形变破坏。
23.4)gnss：对广告牌基础进行沉降监测，对地基基础稳定性、形变有实时的监控作用。
24.5)视频监控传感器：受主设备预警信号驱动和平台上人为远程操作，获取广告牌的影像数据。
25.本装置的主板框图及各功能模块连接关系
26.主板包括:倾角加速度模块、采集单元、通讯单元、处理器、i/o接口单元、电源时钟管理单元、防浪涌单元。
27.倾角加速度模块：传感器
28.采集模块：对相关监测因素进行数据、信息记录。包括数字信号采集模块、模拟信号采集模块。
29.数字信号采集模块：倾角加速度传感器、温度传感器
30.模拟信号采集模块：位移传感器
31.通讯单元：用来对数据进行传输的通讯手段。包括：lora模块、nb-iot模块、4g通讯模块。
32.处理器：采集的数据通过处理器进行解算、分析，最后判断输出信号的启动。
33.i/o接口模块：对电源、驱动信号等信号源进行输入或者输出管理。主要包括电源输入、视频监控器驱动信号输出。
34.电源时钟管理模块：对电源、时间进行管理，记录采集时间、设备电源使用情况。
35.防浪涌单元：保护设备在高压电离子、潮湿等环境中不受损伤。包括啊避雷针、防护箱。
36.其他设备功能：
37.太阳能电池板：对蓄能电池进行电量补充功能。
38.控制器：对信号接收并做出反应的的系统。
39.整体功能连接关系：
40.1、采集端元获取目标数据经过处理器进行解算、分析，将结果与预设值的阀值进行比较，如果未超过阀值，监测设备继续正常监测，不触发预警功能；如果超过预设阀值，则处理器模块输出信号到i/o接口模块，通过视频监控系统驱动视频监控器对目标进行影像数据获取，并通过通讯信号传回云端；
41.2、太阳能电池板获取的能量通过控制器转换后对电池进行蓄电；
42.3、避雷针保护设备在雷电雨天气不受闪电的影响，造成设备短路或者损坏，防护箱是整个设备的外壳，对整个装置进行保护不受降雨等影响；
43.4、视频监控器受后端平台驱动和预警信号驱动。
44.监测数据判定：
45.已有的广告牌风荷载计算原理：
46.施加在户外广告牌上高度z处的单位面积风荷载标准值ωk应按下式计算:
47.ωk＝βzμsμzω048.注：
49.ω0——基本风压(kn/m2)，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》gb 50009的规定采用；
50.μs——风荷载体型系数；
51.μz——高度z处的风压高度变化系数；
52.βz——高度z处的风振系数。
53.相关监测点的形变允许值：
[0054][0055]
本实用新型的有益效果为，监测原理简单，监测范围覆盖较为全面，实现智能化监测，实现了对整体稳定性、局部损坏现象的高精准、实时性、较为全面的野外安全监测。
附图说明
[0056]
图1是本实用新型监测装置的结构简化图；
[0057]
图2是本实用新型监测装置的主板框图及各模块连接关系；
[0058]
图3是本实用新型实施例(一)的监测装置安装示意图；
[0059]
图4是本实用新型实施例(二)的监测装置安装示意图。
[0060]
图中各附图标记说明如下：
[0061]
位移传感器1、充放电控制器2、视频传感器3、控制器4、电池5、太阳能电池板6、通讯天线7、避雷针8、倾斜加速度传感器9、风力风向传感器10、温度传感器11、隔板12。
具体实施方式
[0062]
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0063]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0064]
实施例(一)，请参阅图1、图2和图3，本实施方案应用于两面型广告牌监测，一种多参数户外广告牌安全监测装置，包括位移传感器(1)、充放电控制器(2)、电池(5)、太阳能电池板(6)、通讯天线(7)、避雷针(8)、倾斜加速度传感器(9)、风力风向传感器(10)、温度传感器(11)，整体集成为监测箱，所述监测箱固定安装在支撑广告牌的立柱顶端，所述温度传感器(11)和风力风向传感器(10)位于监测箱上部，所述监测箱内部通过隔板(12)分成上下部分，所述倾斜加速度传感器(9)位于隔板(12)上部，位移传感器(1)、充放电控制器(2)位于隔板(12)下部，电池(5)位于所述监测箱内，所述监测箱侧面还安装有太阳能电池板(6)并与电池(5)相连，为电池(5)进行电量补充。所述位移传感(1)的监测点布置在广告牌支架上面部分的端点处，参见图3标示位置，双面型广告牌支架的四个端点出设置位移传感器(1)的监测点，而传统的监测方案是正交模式，即传感器布置在广告牌支架的中心位置，与立柱中心正交。本方案通过倾斜加速度计(9)对广告牌采用斜交方案的监测方法，更有效的获取三轴方向的倾斜度、和三轴方向上的加速度数据，并通过两者数据分析得到广告牌垂直度偏离尺度。再通过温度传感器(11)和风力风向传感器(10)对广告牌所处的环境因素进行监
测，获取广告牌所处的温度、所受风力大小等环境因素数据。参见图3标示位置，在广告牌的地基部分设置有gnss监测设备，对广告牌的地基基础进行平面位移和沉降监测，实时监测地基基础的形变情况。
[0065]
在广告牌20米到50米范围内设置有视频监测设备，视频监测设备通过视频传感器(3)和控制器(4)与监测箱上的传感器以局域自组网连接。当监测箱内主设备发生预警情况的同时就会发出驱动信号驱使控制系统触发视频监控设备对广告牌进行视图影像的获取，并传回云端；同时视频监控设备也可以进行远程人为操控获取视图影像，为管理人员或监测人员提供直观的影像资料以查清广告牌发生的具体形变程度。
[0066]
主板整体功能框图及模块连接关系见图2，运行原理为，电池(5)通过i/o接口模块供电，采集端元获取目标数据经过处理器进行解算、分析，将结果与预设值的阀值进行比较，如果未超过阀值，监测设备继续正常监测，不触发预警功能；如果超过预设阀值，触发预警功能，此时处理器模块输出信号到i/o接口模块，通过视频监控系统驱动视频监控器对目标进行影像数据获取，并通过通讯信号传回云端，
[0067]
实施例(二)，请参阅图1、图2和图4，本实施例与实施例(一)相同的特征不再赘述，本实施例与实施例(一)不同的特征在于，本实施方案应用于三面型广告牌监测，所述位移传感(1)的监测点布置在广告牌支架上面部分的端点处，参见图4标示位置，三面型广告牌支架的六个端点出设置位移传感器(1)的监测点。
[0068]
本方案的其他应用场景：
[0069]
户外电信号铁塔。随着2g\3g\4g\5g信号的发展，电信塔覆盖范围已经变得普及。户外的电信铁塔属于完全的钢架结构建筑体，其整体钢架结构稳定性存在一定的风险隐患。钢架结构主要受温度、降雨腐蚀、地基基础沉降等因素引起的钢架结构产生形变。
[0070]
路况显示屏及指示牌。随着高速公路的发展，路况显示屏以及路况指示牌都已经成为常见的高空建筑体，与户外广告牌类型，受降雨、温度、地基基础沉降等因素影响而发生形变。
[0071]
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它装置，均在本实用新型保护范围内。