腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，首先，通過對(duì)腳手架進(jìn)行易損性分析，找出容易發(fā)生損傷的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)區(qū)域，在各監(jiān)測(cè)區(qū)域的周圍布置聲發(fā)射傳感器陣列；利用聲發(fā)射傳感器陣列采集腳手架發(fā)生聲發(fā)射事件時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)，并轉(zhuǎn)換電信號(hào)輸出給信號(hào)采集系統(tǒng)；通過分析監(jiān)測(cè)區(qū)域不同的聲發(fā)射傳感器采集同一聲發(fā)射事件的時(shí)間差，結(jié)合已知的彈性波在鋼結(jié)構(gòu)中的傳播速度，推算出聲發(fā)射事件產(chǎn)生的位置?；谏鲜龇椒ǎ景l(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)利用較少傳感器對(duì)整個(gè)腳手架進(jìn)行無損傷監(jiān)測(cè)及預(yù)警，并有效解決腳手架損傷監(jiān)測(cè)定位不準(zhǔn)、成本高的問題。本發(fā)明易于在建筑工程中腳手架的使用及拆除階段大量推廣使用。
【專利說明】腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種基于聲發(fā)射傳感技術(shù)進(jìn)行腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腳手架是建筑施工現(xiàn)場(chǎng)為工人操作解決垂直和水平運(yùn)輸而搭設(shè)的各種支架。由于施工人員違規(guī)操作、腳手架搭設(shè)不合理、不符合規(guī)范以及使用過程中有超重現(xiàn)象等原因，使得腳手架在使用過程中事故頻發(fā)。有統(tǒng)計(jì)表明，由于腳手架倒塌造成的人員傷亡事故在所有工程施工傷亡事故中所占比例高達(dá)30%以上。
[0003]聲發(fā)射是指材料或構(gòu)件在受力過程中產(chǎn)生變形或裂紋時(shí)，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象，稱為聲發(fā)射。而利用接收聲發(fā)射信號(hào)，對(duì)材料或構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)的技術(shù)，稱為聲發(fā)射技術(shù)。聲發(fā)射技術(shù)作為一種無損檢測(cè)技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、地下采礦等領(lǐng)域。
[0004]目前，對(duì)腳手架實(shí)施無損檢測(cè)的方法，多為利用力傳感器及位移傳感器對(duì)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行力及位移的量測(cè)，這種測(cè)量方法直觀、簡(jiǎn)單，但是由于成本原因，無法對(duì)各個(gè)構(gòu)件都進(jìn)行損傷檢測(cè)，因此，此種方法無法準(zhǔn)確給出損傷的位置，甚至造成損傷的漏判，留下安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)利用較少傳感器對(duì)整個(gè)腳手架進(jìn)行無損傷監(jiān)測(cè)及預(yù)警，并有效解決腳手架損傷監(jiān)測(cè)定位不準(zhǔn)、成本高的問題，因此，本發(fā)明易于在建筑工程中腳手架的使用及拆除階段大量推廣使用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0008]I)傳感器在監(jiān)測(cè)區(qū)域的優(yōu)化布置；對(duì)腳手架進(jìn)行易損性分析，找出容易發(fā)生損傷的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)區(qū)域，在各監(jiān)測(cè)區(qū)域的周圍布置聲發(fā)射傳感器陣列；
[0009]2)腳手架的聲發(fā)射信號(hào)的采集；將步驟I中的聲發(fā)射傳感器與信號(hào)采集系統(tǒng)相連，利用聲發(fā)射傳感器陣列采集腳手架發(fā)生聲發(fā)射事件時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出給信號(hào)采集系統(tǒng)；
[0010]3)損傷發(fā)生的定位；信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)步驟2中聲發(fā)射傳感器陣列提供的電信號(hào)進(jìn)行分析，利用監(jiān)測(cè)區(qū)域周圍聲發(fā)射傳感器陣列中的不同聲發(fā)射傳感器對(duì)該監(jiān)測(cè)區(qū)域同一聲發(fā)射事件的時(shí)間差，給合已知的彈性波在腳手架中的傳播速度，推算出該監(jiān)測(cè)區(qū)域聲發(fā)射事件產(chǎn)生的位置。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括損傷發(fā)生的預(yù)警的步驟；該步驟如下:定義監(jiān)測(cè)區(qū)域周圍聲發(fā)射傳感器陣列輸出的電信號(hào)的幅值為監(jiān)測(cè)值，定義腳手架容易發(fā)生倒塌時(shí)的聲發(fā)射傳感器輸出的電信號(hào)的幅值為預(yù)警值，信號(hào)采集系統(tǒng)分析比對(duì)該監(jiān)測(cè)值與該預(yù)警值，做出該聲發(fā)射事件損傷大小的判定。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，該預(yù)警值通過對(duì)不同損傷的聲發(fā)射事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得，并存儲(chǔ)于信號(hào)采集系統(tǒng)內(nèi)。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括噪聲前處理及信號(hào)分析的步驟，該步驟如下:信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)有采樣門檻觸發(fā)值，信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)幅值小于采樣門檻觸發(fā)值的聲發(fā)射傳感器陣列提供的電信號(hào)進(jìn)行屏蔽。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括狀態(tài)顯示和發(fā)出警報(bào)的步驟，該步驟如下:設(shè)有顯示裝置和報(bào)警裝置，利用該顯示裝置顯示腳手架損傷位置和聲發(fā)射傳感器陣列的工作狀態(tài)，利用該報(bào)警裝置進(jìn)行倒塌時(shí)的預(yù)警。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]本發(fā)明提供了一種腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，首先，通過對(duì)腳手架進(jìn)行易損性分析，找出容易發(fā)生損傷的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)區(qū)域，在各監(jiān)測(cè)區(qū)域的周圍布置聲發(fā)射傳感器陣列；然后，利用聲發(fā)射傳感器陣列采集腳手架發(fā)生聲發(fā)射事件時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)，并轉(zhuǎn)換電信號(hào)輸出給信號(hào)采集系統(tǒng)；最后，信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)聲發(fā)射傳感器陣列提供的電信號(hào)進(jìn)行分析，通過分析監(jiān)測(cè)區(qū)域不同的聲發(fā)射傳感器采集同一聲發(fā)射事件的時(shí)間差，結(jié)合已知的彈性波在鋼結(jié)構(gòu)中的傳播速度，推算出聲發(fā)射事件產(chǎn)生的位置，即對(duì)損傷進(jìn)行定位。較佳的，信號(hào)采集系統(tǒng)預(yù)先定義預(yù)警值和監(jiān)測(cè)值，信號(hào)采集系統(tǒng)通過分析比對(duì)監(jiān)測(cè)值與預(yù)警值的大小，即可給出損傷大小判定。比如，監(jiān)測(cè)值大于等于預(yù)警值時(shí)，信號(hào)采集系統(tǒng)判定為發(fā)生損傷將導(dǎo)致倒塌。因此，本發(fā)明能夠?qū)ㄖこ讨腥菀装l(fā)生事故的腳手架進(jìn)行損傷定位和倒塌預(yù)警，且對(duì)腳手架不造成影響，可有效減少事故發(fā)生及人員傷亡。相比其它監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明采用了較少的傳感器進(jìn)行整體腳手架的監(jiān)測(cè)，可靠穩(wěn)定，成本低，易于實(shí)施，適用于量大面廣的土木工程領(lǐng)域的腳手架工程。較佳的，信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)有采樣門檻觸發(fā)值，信號(hào)采集系統(tǒng)將對(duì)幅值小于采樣門檻觸發(fā)值的聲發(fā)射傳感器提供的電信號(hào)進(jìn)行屏蔽，只采集發(fā)生損傷時(shí)幅值較大的電信號(hào)，比如聲`發(fā)射傳感器采集到電信號(hào)可能為噪聲干擾信號(hào)，這樣既可實(shí)現(xiàn)屏蔽噪聲干擾的功能，以降低信號(hào)采集系統(tǒng)的工作壓力，提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性和效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的工作流程圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的聲發(fā)射傳感器布置及信號(hào)采集示意圖。
[0019]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0020]I—腳手架2—聲發(fā)射傳感器
[0021]3——信號(hào)采集系統(tǒng) 4——顯示裝置
[0022]5——報(bào)警裝置
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1和圖2所示，一種腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0024]I)傳感器在監(jiān)測(cè)區(qū)域的優(yōu)化布置；對(duì)腳手架進(jìn)行易損性分析，找出容易發(fā)生損傷的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)區(qū)域，在各監(jiān)測(cè)區(qū)域的周圍布置聲發(fā)射傳感器陣列；[0025]2)腳手架的聲發(fā)射信號(hào)的采集；將步驟I中的聲發(fā)射傳感器與信號(hào)采集系統(tǒng)相連，利用聲發(fā)射傳感器陣列采集腳手架發(fā)生聲發(fā)射事件時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出給信號(hào)采集系統(tǒng)；
[0026]3)損傷發(fā)生的定位；信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)步驟2中聲發(fā)射傳感器陣列提供的電信號(hào)進(jìn)行分析，利用監(jiān)測(cè)區(qū)域周圍聲發(fā)射傳感器陣列中的不同聲發(fā)射傳感器對(duì)該監(jiān)測(cè)區(qū)域同一聲發(fā)射事件的時(shí)間差，給合已知的彈性波在腳手架中的傳播速度，推算出該監(jiān)測(cè)區(qū)域聲發(fā)射事件產(chǎn)生的位置。
[0027]優(yōu)選的，還包括損傷發(fā)生的預(yù)警的步驟；該步驟如下:定義監(jiān)測(cè)區(qū)域周圍聲發(fā)射傳感器陣列輸出的電信號(hào)的幅值為監(jiān)測(cè)值，定義腳手架容易發(fā)生倒塌時(shí)的聲發(fā)射傳感器輸出的電信號(hào)的幅值為預(yù)警值，信號(hào)采集系統(tǒng)分析比對(duì)該監(jiān)測(cè)值與該預(yù)警值，做出該聲發(fā)射事件損傷大小的判定。
[0028]優(yōu)選的，該預(yù)警值通過對(duì)不同損傷的聲發(fā)射事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得，并存儲(chǔ)于信號(hào)采集系統(tǒng)內(nèi)。
[0029]優(yōu)選的，還包括噪聲前處理及信號(hào)分析的步驟，該步驟如下:信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)有采樣門檻觸發(fā)值，信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)幅值小于采樣門檻觸發(fā)值的聲發(fā)射傳感器陣列提供的電信號(hào)進(jìn)行屏蔽。
[0030]優(yōu)選的，還包括狀態(tài)顯示和發(fā)出警報(bào)的步驟，該步驟如下:設(shè)有顯示裝置和報(bào)警裝置，利用該顯示裝置顯示腳手架損傷位置和聲發(fā)射傳感器陣列的工作狀態(tài)，利用該報(bào)警裝置進(jìn)行倒塌時(shí)的預(yù)警。
[0031]綜上，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的技術(shù)原理如下:如圖2所示，初始狀態(tài)，對(duì)腳手架I進(jìn)行易損性分析，找出容易發(fā)生損傷的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)區(qū)域，在各監(jiān)測(cè)區(qū)域周圍按照聲發(fā)射理論進(jìn)行測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置，即在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置聲發(fā)射傳感器陣列，聲發(fā)射傳感器陣列包括多個(gè)不同的聲發(fā)射傳感器，將不同的聲發(fā)射傳感器與信號(hào)采集系統(tǒng)相連，信號(hào)采集系統(tǒng)分別與顯示裝置和報(bào)警裝置相連，完成腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)的架設(shè)工作，啟動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)、聲發(fā)射傳感器、顯示裝置和報(bào)警裝置后，即進(jìn)入監(jiān)測(cè)和預(yù)警狀態(tài)。
[0032]監(jiān)測(cè)和預(yù)警狀態(tài)，當(dāng)腳手架發(fā)生損傷時(shí)，在應(yīng)力作用下腳手架發(fā)生變形及裂紋擴(kuò)展，快速釋放能量并產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波，即聲發(fā)射信號(hào)，釋放出的彈性波將被損傷處周圍(監(jiān)測(cè)區(qū)域)的不同聲發(fā)射傳感器采集到，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出給信號(hào)采集系統(tǒng)。由于信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)有采樣門檻觸發(fā)值，信號(hào)采集系統(tǒng)將對(duì)幅值小于采樣門檻觸發(fā)值的聲發(fā)射傳感器提供的電信號(hào)進(jìn)行屏蔽，只采集發(fā)生損傷時(shí)幅值較大的電信號(hào)，比如聲發(fā)射傳感器采集到電信號(hào)可能為噪聲干擾信號(hào)，這樣既可實(shí)現(xiàn)屏蔽噪聲干擾的功能，以降低信號(hào)采集系統(tǒng)的工作壓力，提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性和效率。當(dāng)發(fā)生損傷時(shí)產(chǎn)生的彈性波被聲發(fā)射傳感器采集后輸出的電信號(hào)的幅值大于采樣門檻觸發(fā)值時(shí)，信號(hào)采集系統(tǒng)將對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行分析，通過分析監(jiān)測(cè)區(qū)域不同的聲發(fā)射傳感器采集同一聲發(fā)射事件的時(shí)間差，結(jié)合已知的彈性波在鋼結(jié)構(gòu)中的傳播速度，推算出聲發(fā)射事件產(chǎn)生的位置，即對(duì)損傷進(jìn)行定位。由于信號(hào)采集系統(tǒng)預(yù)先定義了預(yù)警值和監(jiān)測(cè)值，因此，信號(hào)采集系統(tǒng)通過分析比對(duì)監(jiān)測(cè)值與預(yù)警值的大小，即可給出損傷大小判定。比如，監(jiān)測(cè)值大于等于預(yù)警值時(shí)，信號(hào)采集系統(tǒng)判定為發(fā)生損傷將導(dǎo)致倒塌，同時(shí)，信號(hào)采集系統(tǒng)通過顯示裝置和報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警。預(yù)警時(shí)還可以結(jié)合聲發(fā)射傳感器布置的位置給出具體損傷位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)腳手架損傷定位或者倒塌的監(jiān)測(cè)及預(yù)警。[0033]以上實(shí)施例是參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，其特征在于:包括以下幾個(gè)步驟: 1)傳感器在監(jiān)測(cè)區(qū)域的優(yōu)化布置；對(duì)腳手架進(jìn)行易損性分析，找出容易發(fā)生損傷的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)區(qū)域，在各監(jiān)測(cè)區(qū)域的周圍布置聲發(fā)射傳感器陣列； 2)腳手架的聲發(fā)射信號(hào)的采集；將步驟I中的聲發(fā)射傳感器與信號(hào)采集系統(tǒng)相連，利用聲發(fā)射傳感器陣列采集腳手架發(fā)生聲發(fā)射事件時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出給信號(hào)采集系統(tǒng)； 3)損傷發(fā)生的定位；信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)聲發(fā)射傳感器陣列提供的電信號(hào)進(jìn)行分析，利用監(jiān)測(cè)區(qū)域周圍聲發(fā)射傳感器陣列中的不同聲發(fā)射傳感器對(duì)該監(jiān)測(cè)區(qū)域同一聲發(fā)射事件的時(shí)間差，給合已知的彈性波在腳手架中的傳播速度，推算出該監(jiān)測(cè)區(qū)域聲發(fā)射事件產(chǎn)生的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，其特征在于:還包括損傷發(fā)生的預(yù)警的步驟；該步驟如下:定義監(jiān)測(cè)區(qū)域周圍聲發(fā)射傳感器陣列輸出的電信號(hào)的幅值為監(jiān)測(cè)值，定義腳手架容易發(fā)生倒塌時(shí)的聲發(fā)射傳感器輸出的電信號(hào)的幅值為預(yù)警值，信號(hào)采集系統(tǒng)分析比對(duì)該監(jiān)測(cè)值與該預(yù)警值，做出該聲發(fā)射事件損傷大小的判定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，其特征在于:該預(yù)警值通過對(duì)不同損傷的聲發(fā)射事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得，并存儲(chǔ)于信號(hào)采集系統(tǒng)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，其特征在于:還包括噪聲前處理及信號(hào)分析的步驟，該步驟如下:信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)有采樣門檻觸發(fā)值，信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)幅值小于采樣門檻觸發(fā)值的聲發(fā)射傳感器陣列提供的電信號(hào)進(jìn)行屏蔽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的腳手架安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法，其特征在于:還包括狀態(tài)顯示和發(fā)出警報(bào)的步驟，該步驟如下:設(shè)有顯示裝置和報(bào)警裝置，利用該顯示裝置顯示腳手架損傷位置和聲發(fā)射傳感器陣列的工作狀態(tài)，利用該報(bào)警裝置進(jìn)行倒塌時(shí)的預(yù)警。
【文檔編號(hào)】G01N29/14GK103852522SQ201410101156
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】宋鋼兵, 侯爽 申請(qǐng)人:江蘇三川智能科技有限公司