一种工程结构安全状态的前端预警系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种工程结构安全状态的前端预警系统和方法，该系统包括工程结构状态感知模块、处理模块、初始状态输入模块、多级报警模块、信息发射模块和供电模块。所述的预警方法为：工程结构状态感知模块感知监控对象的初始结构状态值并通过初始状态输入模块写入处理模块，处理模块定时向工程结构状态感知模块发出数据交换请求，工程结构状态感知模块后续感知监控对象实时结构状态值，处理模块接收数据后计算此时结构状态变化增量，与阈值比较，以接近或超过阈值的程度，多级报警模块按相应预警等级进行报警，同时信息发射模块将监测、预警数据同步传送给远程服务器。该系统和方法能安全实时监测预警，重大意义，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种工程结构安全状态的前端预警系统和方法
本专利技术属于工程结构状态安全监控预警
，具体涉及一种工程结构安全状态的前端预警系统和方法。
技术介绍
随着物联网技术在建筑施工现场的运用，开发了大量现场监控及预警装置，用于对施工现场的结构变量和非结构变量进行监控。对于结构变量，如裂缝、应力应变、倾斜以及荷载等，一旦超过规定阈值，就可能造成重大后果。因此，实时监测预警成为工程结构安全的重要保障手段。目前，传统的监测预警技术，采取的方式是先通过传感设备感知数据，传送到后台计算机，通过计算分析评估得出结果，再将结果传至报警装置，此过程往往需要一定时间的延迟，使实时预警变成事后预警。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种工程结构安全状态的前端预警系统和方法，该系统和方法对于建筑结构和建筑施工设备结构的安全实时监测预警有重大意义，适用范围广，将感知器件所检测的建筑结构和建筑施工设备结构的安全状态实时地展现出来，方便现场管理人员及时了解工程结构安全状态，缩短预警延迟时间，实现实时感知、分析、评估与预警一体化。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种工程结构安全状态的前端预警系统，包括工程结构状态感知模块、处理模块、初始状态输入模块、多级报警模块、信息发射模块和供电模块，处理模块分别与工程结构状态感知模块、初始状态输入模块、多级报警模块和信息发射模块连接。所述的处理模块为单片机。所述的工程结构状态感知模块为传感器。所述的多级报警模块包括语言蜂鸣器和/或指示灯。所述的信息发射模块为无线传输设备。一种工程结构安全状态的前端预警方法，包括如下步骤：1、以工程结构状态感知模块初次感知监控对象的结构状态值或监控人员认定时刻监控对象的结构状态值S(i)为监控对象的初始结构状态值S(0)；2、S(0)通过初始状态输入模块写入处理模块；3、处理模块定时向工程结构状态感知模块发出数据交换请求，工程结构状态感知模块后续感知监控对象实时结构状态值S(ti)，处理模块接收数据后计算此时监控对象的结构状态变化增量Δ(ti)＝S(ti)-S(0)，与事先写入处理模块的阈值[Si]比较，以Δ(ti)接近或超过阈值[Si]的程度，多级报警模块按相应预警等级进行报警，同时信息发射模块将监测、预警信息数据同步传送给远程服务器。进一步，所述的结构状态反应参量包括裂缝、应力应变、倾斜和/或承受的荷载。与现有技术相比，本专利技术的有益效果和优点在于：1、本专利技术的工程结构状态感知模块能够实时感知监控对象特征信息，因此具有实时感知作用。2、本专利技术的处理模块具有分析工程结构状态感知模块数据的功能，无需传送至后台分析评估监控对象安全水平，因此能够有效减少预警所需时间，实现实时监控预警。3、本专利技术的多级报警模块具有分级预警功能。4、本专利技术用于监控、评估监控对象的实时工程结构状态，并以声光电报警的形式来预警，同时将本身采集的数据传输会后台备份，实现安全感知数据的自处理。附图说明图1为工程结构安全状态的前端预警系统的结构框图。图2为工程结构安全状态的前端预警方法的工作流程图(以塔式起重机的倾斜测量、预警为例)。图3为实施例1所使用的工程结构安全状态的前端预警系统的电路图(以塔式起重机的倾斜测量、预警为例)。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供的工程结构安全状态的前端预警系统包括工程结构状态感知模块、处理模块、初始状态输入模块、多级报警模块、信息发射模块和供电模块，供电模块为工程结构状态感知模块、处理模块、初始状态输入模块、多级报警模块和信息发射模块供电。工程结构状态感知模块为传感器，工程结构状态感知模块用于实时感知监控对象的结构状态，其检测的结构状态反应参量包括裂缝、应力应变、倾斜和承受荷载等。工程结构状态感知模块与处理模块连接，将检测的实时数据发送给处理模块。初始状态输入模块与处理模块连接，通过触发基点读入触点，将初始状态与结构状态感知模块初次感知的结构状态输入为初始状态。多级报警模块用于相应等级的现场实时预警，并以声、光、语言的形式预警。多级报警模块与处理模块连接，处理模块接收到工程结构状态感知模块发送的实时数据后，并对该状态进行分析评估，当数据超过预设的预警值时，多级报警模块根据相应等级预警号进行分级预警。信息发射模块与处理模块连接，信息发射模块用于将监测、预警信息数据同步传送给远程服务器。下面结合上述的工程结构安全状态的前端预警系统对本专利技术的工程结构安全状态的前端预警方法进行说明。实施例1以塔式起重机倾斜测量、预警为例，塔式起重机的结构状态(倾斜)进行前端预警的方法如下：1、初始化处理模块，本实施例中，处理模块选用单片机PIC16F874；2、初始化工程结构状态感知模块，本实施例中，初始化工程结构状态感知模块选用倾斜传感器MPU6050；3、初始化信息发射模块，本实施例中，信息发射模块选用无线数据传输GPRSA6模块；4、单片机PIC16F874断预警键是否正确；若判断正确，将不同预警级别的预警号写入存储器EEPROM；若判断错误，则重新区分预警级别；5、倾斜传感器MPU6050初次感知塔式起重机的倾斜状态XYZ的数值或监控人员认定时刻塔式起重机的倾斜状态XYZ的数值S(i)为塔式起重机的初始倾斜状态XYZ的数值S(0)，6、控制器件PIC16F874判断基点写入键是否正确；若判断正确，控制器件PIC16F874接收倾斜传感器MPU6050感知的塔式起重机的初始倾斜状态XYZ的数值S(0)，并将此数据写入存储器EEPROM计入S(0)，若判断错误，则重新读取数据；7、单片机PIC16F874定时向倾斜传感器MPU6050发出数据交换请求，倾斜传感器MPU6050用于实时感知塔式起重机的倾斜状态，并记录塔式起重机的实时倾斜状态XYZ的数值S(ti)，同时将塔式起重机的实时倾斜状态XYZ的数值S(ti)传输给单片机PIC16F874，单片机PIC16F874接收并读取S(ti)；8、单片机PIC16F874读取存储器EEPROM中的基点数据S(0)和预警号；9、单片机PIC16F874计算此时塔式起重机的倾斜状态XYZ变化增量(ti)＝S(ti)-S(0)，并将(ti)与事先写入单片机PIC16F874中的阈值[Si]比较大小；10、单片机PIC16F874判断数据是否达到预警指标，若(ti)超出阈值[Si]范围，以Δ(ti)接近或超过阈值[Si]的程度，现场ISD1820语音模块按相应等级预警号作语言蜂鸣器，并伴随指示灯报警；若未超出，则直接进入步骤(9)；11、无线数据传输GPRSA6模块将塔式起重的实时倾斜状态XYZ的数值S(ti)传送至无线终端设备DTU；12、无线终端设备DTU将接收到的数据发送到远程服务器(TCP/UDP)，然后进入步骤8。以塔式起重机倾斜测量、预警为例，所使用的工程结构安全状态的前端预警系统的电路图如图3所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工程结构安全状态的前端预警系统，其特征在于：包括工程结构状态感知模块、处理模块、初始状态输入模块、多级报警模块、信息发射模块和供电模块，处理模块分别与工程结构状态感知模块、初始状态输入模块、多级报警模块和信息发射模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种工程结构安全状态的前端预警系统，其特征在于：包括工程结构状态感知模块、处理模块、初始状态输入模块、多级报警模块、信息发射模块和供电模块，处理模块分别与工程结构状态感知模块、初始状态输入模块、多级报警模块和信息发射模块连接。2.根据权利要求1所述的工程结构安全状态的前端预警系统，其特征在于：所述的处理模块为单片机。3.根据权利要求1所述的工程结构安全状态的前端预警系统，其特征在于：所述的工程结构状态感知模块为传感器。4.根据权利要求1所述的工程结构安全状态的前端预警系统，其特征在于：所述的多级报警模块包括语言蜂鸣器和/或指示灯。5.根据权利要求1所述的工程结构安全状态的前端预警系统，其特征在于：所述的信息发射模块为无线传输设备。6.一种工程结构安全状态的前端预警方法，其特征在于包括如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵挺生，况宇琦，姜玲，蒋灵，周炜，徐凯，朱水元，贺凌云，张淼，张充，潘军，张伟，杜婷，唐菁菁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42