一种基于磁流变效应的安全防坠系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于磁流变效应的安全防坠系统，包括控制器、视觉识别装置、磁流变线缆编织的磁流变防坠网以及用于检测磁流变防坠网受冲击力情况的传感器；磁流变线缆包括软质套管和埋设于软质套管内的磁流体、加磁电缆，施工时，先制备磁流变线缆，然后将若干磁流变线缆编制成磁流变防坠网安装在待防护区域，接上电源、光纤应变仪、控制器及安装好视觉识别装置，通过视觉识别装置检测坠落物类型和光纤应变仪实时监控磁流变防坠网的冲击力情况，根据坠落物类型和冲击力大小启动加磁电缆加磁，改变磁流变防坠网的强度。本发明专利技术结构简单、使用方便、能根据冲击力大小实时改变防坠网强度，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁流变效应的安全防坠系统


[0001]本专利技术属于土木
，涉及建筑工程中安全防护措施的施工技术，具体涉及一种基于磁流变效应的安全防坠系统。

技术介绍

[0002]随着全球城市化进程加快，建筑尤其是高层建筑越来越多的出现在城市中。防坠安全网适用于高层建筑施工、造船、修船、水上装卸、大型设备安装及其他高空、作业场所。用来防止人、物坠落或用来避免减轻坠落物击伤。现有技术中防坠网基本都上被动式，主要有两大类，一类是软质的纤维织物网，另一类是硬质的钢丝网；纤维织物网主要用于防止小型坠落物，其优点是软质，成本低廉，不会对人员施工造成干扰；就算碰到，也不会对施工人员造成过大伤害，但是防坠能力不足，当碰到诸如钢管、吊装材料坠落时，防坠网会被撕裂而失效。钢丝网具有较强防防坠能力，但是钢丝网安装和拆卸困难，并且最主要的问题是是刚性网，不仅对施工造成干扰，而且刚性网强度有，但是柔性不足，面对高速冲击时，还是容易断裂。因此面对复杂的建筑施工环境，单纯的纤维织物网或者钢丝网很难满足安全防护要求，所以需要一种新型的防坠网，以应对复杂的施工环境，保障施工人员安全。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术设计了一种基于磁流变效应的安全防坠系统，通过主动识别坠落物以及变刚度的方式，既能满足防坠的安全防护要求，又不会对施工造成影响，大大提高了工人安全施工效率。
[0004]本专利技术的基础原理通过应变光纤实时监测应变的大小，据此调节电流来控制磁流变防坠网为合适的刚度来承接人或者大重量的物体。起到“人员坠落软着陆，重物坠落兜得住”的效果，确保磁流变防坠网下人员财产安全不受威胁。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下施工技术方案，具体包括以下步骤：
[0006]一种基于磁流变效应的安全防坠系统，其特征在于，包括
[0007]磁流变防坠网，由磁流变线缆编织而成，设置与建筑施工待防护区域，防止坠落物对施工人员安全造成影响；磁流变线缆包括软质套管和埋设于软质套管内的磁流体、加磁电缆；
[0008]传感器，用于监测磁流变防坠网受冲击情况；
[0009]视觉识别装置，用于识别磁流变防坠网上方是否存在坠落物及坠落物大小级别；
[0010]控制器，用于接收传感器及视觉识别装置的信号，当磁流变防坠网上方有坠落物或者通过传感器检测到磁流变防坠网受冲击时，启动加磁电缆提高磁流变防坠网的强度；并且根据磁流变防坠网上方的坠落物大小及磁流变防坠网受冲击大小控制加磁电缆施加不同大小的磁场强度。
[0011]进一步地，所述传感器为安装于每根磁流变线缆上的应力检测装置或者应变检测装置，所述应变检测装置通过检测磁流变线缆应变大小间接检测冲击力大小。
[0012]进一步地，所述应变检测装置包括光纤应变仪和埋设于软质套管内的应变光纤，所述光纤应变仪通过应变光纤监测每个磁流变线缆的应变。
[0013]进一步地，所述加磁电缆为螺旋型电磁线圈。
[0014]进一步地，所述磁流变线缆两端通过端盖密封、胶黏密封或者熔融密封。
[0015]进一步地，所述磁流变防坠网通过钢索或者连接件安装在待防护区域。
[0016]进一步地，所述螺旋型电磁线圈通过调压电源供电，所述调压电源通过控制器控制，所述控制器根据检测到磁流变防坠网受冲击力的强度来选择螺旋型电磁线圈的供电电压。
[0017]进一步地，所述软质套管为橡胶管或者软质塑料管。
[0018]进一步地，所述视觉识别装置包括高速摄像机和内置基于坠落物识别算法程序的计算机。
[0019]所述坠落物识别算法为神经网络识别算法，识别过程如下：
[0020]通过高速摄像机获取坠落物图像，然后用深度学习网络EfficientNetV2S在ImageNet数据集上的预训练模型提取特征数据集；之后用GradientBoost机器学习模型识别坠落物类型。
[0021]所述的高速摄像机是一种能够以小于1/1000秒的曝光或超过每秒250帧的帧速率捕获运动图像的设备。它用于将快速移动的物体作为照片图像记录到存储介质上。
[0022]本专利技术提供安全防坠系统的施工方法，包括以下步骤：
[0023]步骤1、磁流变防坠网的制备，具体如下：
[0024]步骤1.1、先将应变光纤和加磁电缆预埋在软质套管内，然后往软质套管内注入磁流体，并将软质套管两端密封，得到单根磁流变线缆；
[0025]步骤1.2、将多根磁流变线缆编制成网得到磁流变防坠网；
[0026]步骤2、将磁流变防坠网一侧固定在待防护的建筑物上，另一端通过钢索悬挂在建筑物上，形成防护网；
[0027]步骤3、将应变光纤连接至光纤应变仪，将光纤应变仪连接至控制器，将加磁电缆连接至电源，将电源或者电源开关连接至控制器，将高速摄像头安装在建筑物上合适位置，刚好能够拍摄防坠网上方空间；将计算机通过信号线连接至控制器，或者通过计算机代替控制器的功能；所述控制器通过光纤应变仪监测磁流变防坠网是否受到坠落物冲击，如果受到坠落物冲击，则发出控制信号接通加磁电缆的电源，提高磁流变防坠网的强度，保证安全。
[0028]进一步地，所述磁流变防坠网安装在磁流变防坠网框架上，磁流变防坠网框架通过连接件安装在待防护的建筑物上。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术所设计的一种基于磁流变效应的安全防坠系统，具有显著的优势和社会经济效益，尤其适用于城市化进程中，高层及超高层建筑建造时的确保安全；与现有技术相比具有以下列举了四点主要技术优势：
[0031](1)施工工艺简单，可操作性强，便于实际工程应用。
[0032](2)可以针对不同重量的吊装物灵活改变磁流变防坠网强度。
[0033](3)可以适应极端环境(台风、冰雹等自然灾害)，通过磁流变液特性，通电后一定
程度上可以保证磁流变防坠网完好。
[0034](4)通过应变光纤的测量，在大重量物体坠落时进行通电，使磁流体变为刚性材料，防止冲破磁流变防坠网继续坠落。在人员坠落时不通电，使磁流体变为柔性材料防止人员受伤。
[0035](5)通过视觉识别装置实时监测防坠网上方坠落物信息，根据坠落物类型提前启动加磁电缆并，通过控制产生磁场强度改变磁流变线缆强度，从而提供合适的防护力，在提供有效保护的同时，防止能源浪费。
附图说明
[0036]图1为实施例1中基于磁流变效应的安全防坠系统结构示意图。
[0037]图2为实施例1中磁流变线缆横截面示意图。
[0038]图3为磁流体灌注装置的结构示意图。
[0039]图4为步骤S2中磁流体灌注装置使用方法的示意图。
[0040]图5为步骤S3中灌注管使用方法的示意图。
[0041]图6为步骤S4中加磁电线安装示意图。
[0042]图7为步骤S5中磁流体灌注方法的示意图。
[0043]图8为步骤S5中边注入磁流体边拔出灌注管示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁流变效应的安全防坠系统，其特征在于，包括磁流变防坠网，由磁流变线缆编织而成，设置于建筑施工待防护区域，防止坠落物对施工人员安全造成影响；磁流变线缆包括软质套管和埋设于软质套管内的磁流体、加磁电缆；传感器，用于监测磁流变防坠网受冲击情况；视觉识别装置，用于识别磁流变防坠网上方是否存在坠落物及坠落物大小级别；控制器，用于接收传感器及视觉识别装置的信号，当磁流变防坠网上方有坠落物或者通过传感器检测到磁流变防坠网受冲击时，启动加磁电缆提高磁流变防坠网的强度；并且根据磁流变防坠网上方的坠落物大小及磁流变防坠网受冲击大小控制加磁电缆施加不同大小的磁场强度。2.根据权利要求1所述基于磁流变效应的安全防坠系统，其特征在于，所述传感器为安装于每根磁流变线缆上的应力检测装置或者应变检测装置，所述应变检测装置通过检测磁流变线缆应变大小间接检测冲击力大小。3.根据权利要求2所述基于磁流变效应的安全防坠系统，其特征在于：所述应变检测装置包括光纤应变仪和埋设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘齐民，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：