本發(fā)明涉及建筑安防技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

腳手架是建筑施工現(xiàn)場為工人操作解決垂直和水平運(yùn)輸而搭設(shè)的各種支架，屬于建筑輔助工具。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明：在中國建筑施工系統(tǒng)每年所發(fā)生的傷亡事故中，大約三分之一與腳手架有關(guān)。設(shè)計(jì)不合理、使用不合格材料或搭建加固不符合安全規(guī)范等，都易導(dǎo)致腳手架發(fā)生倒塌。雖然目前腳手架安全方面得到了重視，相關(guān)部門制訂了管理規(guī)范，其中包括定期對(duì)腳手架進(jìn)行人工檢測，檢查腳手架連接點(diǎn)是否發(fā)生松弛或鋼管是否發(fā)生彎曲等等。然而，光靠人工檢測易出現(xiàn)誤檢或漏檢現(xiàn)象，而且工作量大，無法時(shí)刻對(duì)腳手架狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，仍然存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)需人工對(duì)腳手架進(jìn)行檢測，無法實(shí)時(shí)了解腳手架狀態(tài)，易出現(xiàn)誤檢或漏檢現(xiàn)象。

為解決上述問題，一方面，本發(fā)明提出了一種腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括位移采集模塊、雙軸傾斜采集模塊和終端分析模塊，位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別與終端分析模塊連接；其中位移采集模塊包括依次連接的位移傳感器、第一微處理器和第一無線通信單元，雙軸傾斜采集模塊包括依次連接的雙軸傾斜傳感器、第二微處理器和第二無線通信單元，終端分析模塊包括第三無線通信單元、CPU處理單元、顯示單元和報(bào)警單元，第三無線通信單元、顯示單元和報(bào)警單元分別與CPU處理單元連接；第一無線通信單元和第二無線通信單元分別與第三無線通信單元連接。

另一方面，本發(fā)明還提出了一種腳手架安全監(jiān)測方法，包括以下步驟：

步驟1、建立上述腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)：對(duì)腳手架進(jìn)行易倒塌分析，找出容易松動(dòng)的部位，在上述部位布置腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)的位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊，位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別與終端分析模塊建立無線通信連接；

步驟2、腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)采集：位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別測量腳手架各部位的實(shí)時(shí)位移數(shù)據(jù)和傾斜數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給終端分析模塊；

步驟3、腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)分析：終端分析模塊的CPU處理單元將獲得的腳手架各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)加載到預(yù)存的腳手架原三維模型上，生成實(shí)時(shí)腳手架三維模型，將實(shí)時(shí)腳手架三維模型與預(yù)存的五種事故模型進(jìn)行相似度比較，并將各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)與最相似的事故模型的各部位的位移閾值和傾角閾值相比較，分析判定腳手架是否發(fā)生倒塌；其中五種事故模型分別為下沉模型、單向傾斜模型、上部張開模型、既下沉又單向傾斜模型和既下沉又上部張開模型，分析得到的上述各事故模型臨近倒塌時(shí)各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)為上述事故模型的各部位的位移閾值和傾角閾值；

步驟4、腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和報(bào)警：終端分析模塊的CPU處理單元將生成的實(shí)時(shí)腳手架三維模型發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示，并當(dāng)判定腳手架會(huì)發(fā)生倒塌時(shí)觸發(fā)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)分析步驟中還包括：終端分析模塊的CPU處理單元將獲得的腳手架各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，統(tǒng)計(jì)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)，分析得到下沉或傾斜加劇的部位，并在實(shí)時(shí)腳手架三維模型中進(jìn)行標(biāo)識(shí)。利用此步驟對(duì)腳手架發(fā)生較大移位或傾斜的部位進(jìn)行定位，為工作人員檢修提供依據(jù)，便于及時(shí)對(duì)松動(dòng)部位進(jìn)行加固，防患于未然。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊對(duì)腳手架易發(fā)生位移和傾斜的部位進(jìn)行監(jiān)測，終端分析模塊對(duì)各采集模塊測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定腳手架是否會(huì)發(fā)生倒塌，并當(dāng)判定腳手架會(huì)發(fā)生倒塌時(shí)發(fā)出預(yù)警，對(duì)腳手架進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，有效減少事故發(fā)生及人員傷亡；每個(gè)采集模塊自帶無線通信單元，將采集的數(shù)據(jù)通過無線通信方式傳輸給終端分析模塊，不需要布線，安裝靈活，易于擴(kuò)展加設(shè)采集模塊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明腳手架安全監(jiān)測方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括位移采集模塊、雙軸傾斜采集模塊和終端分析模塊，位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別與終端分析模塊連接。其中位移采集模塊包括依次連接的位移傳感器、第一微處理器和第一無線通信單元，雙軸傾斜采集模塊包括依次連接的雙軸傾斜傳感器、第二微處理器和第二無線通信單元，終端分析模塊包括第三無線通信單元、CPU處理單元、顯示單元和報(bào)警單元，第三無線通信單元、顯示單元和報(bào)警單元分別與CPU處理單元連接。第一無線通信單元和第二無線通信單元分別與第三無線通信單元連接。

多個(gè)位移采集模塊與多個(gè)雙軸傾斜采集模塊優(yōu)化布置在腳手架上，位移采集模塊用于測量腳手架該部位的位移數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端分析模塊，雙軸傾斜采集模塊用于測量腳手架該部位的傾角數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端分析模塊。具體的位移采集模塊中位移傳感器輸出電平信號(hào)，第一微處理器接收到電平信號(hào)后經(jīng)過處理得到位移傳感器移動(dòng)的相對(duì)位移量，將得到的相對(duì)位移量及自身位置信息通過第一無線通信單元發(fā)送給終端分析模塊的第三無線通信單元。雙軸傾斜采集模塊中雙軸傾斜傳感器輸出電平信號(hào)，第二微處理器接收到電平信號(hào)后經(jīng)過處理得到相對(duì)傾角量，將得到的相對(duì)傾角量及自身位置信息通過第二無線通信模塊發(fā)送給終端分析模塊的第三無線通信單元。

終端分析模塊的第三無線通信單元獲得第一無線通信單元和第二無線通信單元發(fā)送的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳輸給CPU處理單元，CPU處理單元將獲得的腳手架各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)加載到預(yù)存的腳手架原三維模型上，結(jié)合后生成實(shí)時(shí)腳手架三維模型，并發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示。CPU處理單元將實(shí)時(shí)腳手架三維模型與預(yù)存的五種事故模型進(jìn)行相似度比較，并將各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)與最相似的事故模型的各部位的位移閾值和傾角閾值相比較，分析對(duì)比做出腳手架是否發(fā)生倒塌的判定，當(dāng)判定腳手架會(huì)發(fā)生倒塌時(shí)觸發(fā)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警。上述五種事故模型分別為下沉、單向傾斜、上部張開、既下沉又單向傾斜和既下沉又上部張開，分析得到的上述各事故模型發(fā)生倒塌時(shí)各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)為上述事故模型的各部位的位移閾值和傾角閾值。

如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種腳手架安全監(jiān)測方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟1、建立腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)：對(duì)腳手架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，找出容易松動(dòng)的部位，在上述部位布置腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)的位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊，將位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別與終端分析模塊建立無線通信連接；

步驟2、腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)采集：位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別測量腳手架各部位的實(shí)時(shí)位移數(shù)據(jù)和傾斜數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給終端分析模塊；

步驟3、腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)分析：終端分析模塊的CPU處理單元將獲得的腳手架各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)加載到預(yù)存的腳手架原三維模型上，生成實(shí)時(shí)腳手架三維模型，將實(shí)時(shí)腳手架三維模型與預(yù)存的五種事故模型進(jìn)行相似度比較，并將各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)與最相似的事故模型的各部位的位移閾值和傾角閾值相比較，分析判定腳手架是否發(fā)生倒塌；其中五種事故模型分別為下沉模型、單向傾斜模型、上部張開模型、既下沉又單向傾斜模型和既下沉又上部張開模型，分析得到的上述各事故模型臨近倒塌時(shí)各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)為上述事故模型的各部位的位移閾值和傾角閾值；

步驟4、腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和報(bào)警：終端分析模塊的CPU處理單元將生成的實(shí)時(shí)腳手架三維模型發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示，并當(dāng)判定腳手架會(huì)發(fā)生倒塌時(shí)觸發(fā)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警。

優(yōu)選的，步驟3腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)分析步驟中還包括：終端分析模塊的CPU處理單元將獲得的腳手架各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，統(tǒng)計(jì)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)，分析得到下沉或傾斜加劇的部位并在實(shí)時(shí)腳手架三維模型中進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

本發(fā)明腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)和方法在實(shí)際應(yīng)用中的具體工作流程如下：

建立腳手架安全監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)新搭建的腳手架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，找出腳手架容易松動(dòng)的部位，松動(dòng)時(shí)連接桿會(huì)發(fā)生位移或傾斜，故在上述部位布置位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊，位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別與終端分析模塊建立無線通信連接。

終端分析模塊初始化，終端分析模塊的CPU處理單元中運(yùn)行有建模分析軟件，利用建模分析軟件對(duì)新搭建的腳手架進(jìn)行建模，生成腳手架原三維模型，通過專家經(jīng)驗(yàn)分析建立腳手架發(fā)生倒塌的五種事故模型，分別為下沉模型、單向傾斜模型、上部張開模型、既下沉又單向傾斜模型和既下沉又上部張開模型，并分析得到這五種事故模型臨近倒塌時(shí)易松動(dòng)部位(即上述安裝有位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊的部位)的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)，作為各部位的位移閾值和傾角閾值。

腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)采集，位移采集模塊和雙軸傾斜采集模塊分別測量腳手架各部位的實(shí)時(shí)位移數(shù)據(jù)和傾斜數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端分析模塊。

腳手架狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，終端分析模塊的CPU處理單元將獲得的腳手架各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并將數(shù)據(jù)加載到預(yù)存的腳手架原三維模型上，腳手架根據(jù)位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)發(fā)生相應(yīng)變化后生成實(shí)時(shí)腳手架三維模型，將實(shí)時(shí)腳手架三維模型與預(yù)存的五種事故模型進(jìn)行相似度比較，并將各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)與最相似的事故模型的各部位的位移閾值和傾角閾值相比較，分析對(duì)比做出腳手架是否發(fā)生倒塌的判定。統(tǒng)計(jì)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的各部位的位移數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)的變化，分析得到位移或傾斜加劇的部位并在實(shí)時(shí)腳手架三維模型中標(biāo)識(shí)出來。

腳手架實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和報(bào)警，終端分析模塊的CPU處理單元將生成的實(shí)時(shí)腳手架三維模型發(fā)送給顯示單元顯示，并當(dāng)判定腳手架會(huì)發(fā)生倒塌時(shí)觸發(fā)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警。