一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，属于砌体结构加固改造施工技术领域；该系统包括：监测装置、信息储存处理装置、云端分析处理平台和手机APP，监测装置实时监测千斤顶变形信息并传输给信息储存处理装置，信息储存处理装置将输入的变形模拟信号转换为数字信号后传输给信号处理模块；信号处理模块将监测点编号及数字信号处理后经通讯模块传输给云端分析处理平台，云端分析处理平台进行数据和模型的处理和分析、预警判断，并将预警信息和数据传输给手机APP。本发明专利技术能够实现对砌体墙体的变形监测，实现砌体墙体的位移状态可视化，确保砌体墙体临时托换的安全可靠，保证工程正常进行。保证工程正常进行。保证工程正常进行。

【技术实现步骤摘要】
一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统


[0001]本专利技术属于砌体结构加固改造施工
，具体涉及一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统。

技术介绍

[0002]历史建筑改造通常要求在对建筑内部进行改造的同时保留建筑物外观，对于砌体结构而言，保留建筑物外观主要为保留建筑外墙。砌体建筑内部的改造通常是将砌体建筑内部的墙体拆除，改为框架形式，因而需要重新设置框架柱的基础。对于靠近外墙的框架柱在进行基础施工时，不可避免需要将外墙切割出洞口以便于基础的施工，墙体切割后为避免上部墙体损坏需要在洞口处设置临时托换支撑，为保证洞口处墙体的安全，通常要对墙体进行变形监测。
[0003]目前，需要一种监测砌体墙体临时托换时墙体变形并能够及时发出安全预警的系统，能够更加精准的进行多级别安全预警，提高预警效率，从而进一步提高砌体建筑改造施工的安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：克服现有技术中存在的问题，提供一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，为砌体墙体的临时托换提供更可靠的预警方案，提高预警效率，并通过预警阈值的设定提供不同等级的预警情况。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，所述安全监测预警系统包括用于实时监测千斤顶变形信息的监测装置、用于接收、储存和处理监测点编号及千斤顶变形信息的信息储存处理装置、用于分析监测点编号和千斤顶变形信息、进行预警判断和预警信息发送的云端分析处理平台、以及用于接收预警提示信息和预警详细数据的手机APP；
[0006]所述监测装置为监测变形信息的直线位移传感器，并将拉杆顶端设置在位于砌体墙体和千斤顶之间的顶盘上；
[0007]所述信息储存处理装置通过传感器接口连接监测装置，其内部由A/D转换模块、信号处理模块、通信模块、储存模块和电源模块构成，A/D转换模块接收传感器输入的模拟信号并转化为数字信号输出给信号处理模块，信号处理模块对监测点编号和数字信号进行处理并传输给通信模块和储存模块，通信模块将接收的监测点编号和数字信号通过wifi传输给云端分析处理平台，储存模块接收并储存输入的监测点编号和数字信号，电源模块为信息储存处理装置内的其余模块供电并为监测装置的传感器供电；
[0008]所述云端分析处理平台包括数据处理模块、预警模块和模型处理模块，数据处理模块处理分析所述通信模块传输的监测点编号与千斤顶变形信息并将计算结果传输给预警模块和模型处理模块，预警模块根据设定的阈值与输入的计算结果比较后判断预警等级及是否发出预警提示信息，并将需要预警的监测点编号和监测点处墙体竖向变形与洞口宽
度的比值f/l传输给模型处理模块，模型处理模块对需要预警的监测点编号和监测点处墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l建立以数值形式显示的二维模型，并输出为预警详细数据，云端分析处理平台的预警提示信息、预警详细数据通过wifi连接与所述手机APP建立数据传输。
[0009]所述直线位移传感器的选用型号为LSM
‑
15。
[0010]所述A/D转换模块由A/D转换器组成；所述信号处理模块由FIFO存储器与处理器组成，处理器的型号为STM32F427；所述通信模块由NB
‑
IoT模块组成；所述储存模块由TF卡组成；所述电源模块由外接供电电源实现，所述外接供电电源为连接电源适配器或采用电池供电。
[0011]所述模型处理模块基于AutoCAD二次开发插件，根据工程改造施工平面图建立可直观显示监测点编号和监测点处墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l的二维模型。
[0012]所述AutoCAD插件在AutoCAD导入工程改造施工平面图后，在监测点相应位置标注监测点编号；当预警模块经判断发出预警提示信息后，根据接收到的信息自动搜索出现异常变形的监测点编号，同时在编号后输入墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l，改变监测点编号与f/l的颜色为相应预警等级的颜色；需要输出为预警详细数据时，将该平面图输出为图片并传输给手机APP。
[0013]所述千斤顶设置有多个，对应的所述监测装置中的直线位移传感器设置有多个。
[0014]所述预警阈值的具体设定方法为：
[0015]根据现场对砌体墙体砖和砂浆强度的检测结果，通过分析计算得出墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l在不同状态下的限值，作为墙体安全级、检测级、损坏级的阈值，分别记为：[f/l]安全
、[f/l]检测
和[f/l]损坏
，其中：f为洞口处墙体的竖向变形，l为洞口宽度。
[0016]根据洞口宽度设置不同数量的千斤顶，相应的墙体竖向变形的计算公式为：
[0017]千斤顶数量为1个：
[0018]f1＝Δ
A
[0019]千斤顶数量为2个：
[0020]f2＝Δ
A
‑
Δ
B
[0021]千斤顶数量为3个及以上：
[0022][0023]式中Δ
AB
＝Δ
B
‑
Δ
A
，Δ
AC
＝Δ
C
‑
Δ
A
，Δ
A
、Δ
B
、Δ
C
分别为千斤顶A、B、C的变形值，千斤顶B位于千斤顶A、C之间，L
AB
、L
BC
分别为千斤顶AB、千斤顶BC之间的距离。
[0024]所述预警提示信息及预警等级包括：
[0025]1)安全级：当监测点墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l≤[f/l]安全
时，砌体墙体未出现变形或变形不明显，不需向现场人员发送预警提示信息；
[0026]2)检测级：当监测点墙体竖向变形与洞口宽度的比值[f/l]安全
＜f/l≤[f/l]检测
时，砌体墙体体发生明显变形但尚未出现明显裂缝，发出橙色预警提示信息，提示变形异常监测点的编号，现场人员对砌体墙体及时进行检测，预警详细数据在二维模型中提示变形异常监测点编号和该监测点墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l，监测点编号和f/l显示为橙色；
[0027]3)损坏级：当监测点墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l＞[f/l]检测
时，墙体出现明显裂缝，发出红色预警提示信息，提示变形异常监测点的编号，现场人员对砌体墙体进行及时处理，预警详细数据在二维模型中提示变形异常监测点编号和该监测点墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l，监测点编号和f/l显示为红色。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在顶盘布置监测装置进行实时监测，通过信息储存处理装置接收、储存和处理监测点编号及千斤顶变形信息并传输给云端分析处理平台，云端分析处理平台分析监测点编号和千斤顶变形信息、进行预警判断和预警信息发送，确保砌体墙体变形始终可控，手机APP接收预警信息并进行安全预警，保证了砌体建筑改造施工的安全。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，其特征在于：所述安全监测预警系统包括用于实时监测千斤顶变形信息的监测装置、用于接收、储存和处理监测点编号及千斤顶变形信息的信息储存处理装置、用于分析监测点编号和千斤顶变形信息、进行预警判断和预警信息发送的云端分析处理平台、以及用于接收预警提示信息和预警详细数据的手机APP；所述监测装置为监测变形信息的直线位移传感器，并将拉杆顶端设置在位于砌体墙体(3)和千斤顶(1)之间的顶盘(2)上；所述信息储存处理装置通过传感器接口连接监测装置，其内部由A/D转换模块、信号处理模块、通信模块、储存模块和电源模块构成，A/D转换模块接收传感器输入的模拟信号并转化为数字信号输出给信号处理模块，信号处理模块对监测点编号和数字信号进行处理并传输给通信模块和储存模块，通信模块将接收的监测点编号和数字信号通过wifi传输给云端分析处理平台，储存模块接收并储存输入的监测点编号和数字信号，电源模块为信息储存处理装置内的其余模块供电并为监测装置的传感器供电；所述云端分析处理平台包括数据处理模块、预警模块和模型处理模块，数据处理模块处理分析所述通信模块传输的监测点编号与千斤顶变形信息并将计算结果传输给预警模块和模型处理模块，预警模块根据设定的阈值与输入的计算结果比较后判断预警等级及是否发出预警提示信息，并将需要预警的监测点编号和监测点处墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l传输给模型处理模块，模型处理模块对需要预警的监测点编号和监测点处墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l建立以数值形式显示的二维模型，并输出为预警详细数据，云端分析处理平台的预警提示信息、预警详细数据通过wifi连接与所述手机APP建立数据传输。2.根据权利要求1所述的一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，其特征在于：所述直线位移传感器选用的型号为LSM
‑
15。3.根据权利要求1所述的一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，其特征在于：所述A/D转换模块由A/D转换器组成；所述信号处理模块由FIFO存储器与处理器组成，处理器的型号为STM32F427；所述通信模块由NB
‑
IoT模块组成；所述储存模块由TF卡组成；所述电源模块由外接供电电源实现，所述外接供电电源为连接电源适配器或采用电池供电。4.根据权利要求1所述的一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，其特征在于：所述模型处理模块基于AutoCAD二次开发插件，根据工程改造施工平面图建立可直观显示监测点编号和监测点处墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l的二维模型。5.根据权利要求4所述的一种砌体结构墙体托换安全监测预警系统，其特征在于：所述AutoCAD插件在AutoCAD导入工程改造施工平面图后，在监测点相应位置标注监测点编号；当预警模块经判断发出预警提示信息后，根据接收到的信息自动搜索出现异常变形的监测点编号，同时在编号后输入墙体竖向变形与洞口宽度的比值f/l，改...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩培琰，张杰胜，郭志超，李张荣，王安会，王瑛，焦禹铭，陈兴江，任森森，王建强，
申请(专利权)人：中铁四局集团第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：