傳 感 器 與 物 聯(lián) 網(wǎng) 技 術(shù)-授課張曉62課件講解

授課教師：張曉欣傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深基坑監(jiān)測系統(tǒng)深基坑監(jiān)測系統(tǒng)深基坑工程監(jiān)測是基坑工程施工中的一個重要環(huán)節(jié)，組織良好的監(jiān)測能夠?qū)⑹┕ぶ懈鞣矫娴男畔⒓皶r反饋給深基坑開挖組織者，根據(jù)對信息的分析，可對深基坑工程維護(hù)體系變形級穩(wěn)定狀態(tài)加以評價(jià)，并預(yù)測進(jìn)一步挖土施工后將導(dǎo)致的變形級穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)展。根據(jù)預(yù)測判定施工對周圍環(huán)境造成影響的程度，以便進(jìn)一步?jīng)Q定施工策略。復(fù)習(xí)某深基坑現(xiàn)場施工圖智能建造場景下的傳感器主要內(nèi)容01高支模破壞機(jī)理02高支模監(jiān)測系統(tǒng)作用03主要內(nèi)容ContentsofThisCourse高支模監(jiān)測系統(tǒng)組成與架構(gòu)04高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備高支模監(jiān)測系統(tǒng)背景高支模監(jiān)測系統(tǒng)背景隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對建筑物內(nèi)生活場景的要求越來越高，大跨度及大空間建筑受到越來越多人們的青睞?；谝子眯砸约懊烙^性的考慮，智能建造背景下高支模作為混凝土施工過程中的重要臨時性結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在建設(shè)工程施工過程中。然而近年來高支模坍塌事故頻發(fā)，不僅對相關(guān)施工人員的人身安全造成了嚴(yán)重的威脅，同時造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失和資源浪費(fèi)。因此對高支模的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測可以有效地降低高支模事故發(fā)生率，降低損失。本節(jié)重點(diǎn)講述智能建造背景下的高支模監(jiān)測系統(tǒng)。背景高支模監(jiān)測系統(tǒng)概念引入高支模監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和判斷高支模的狀態(tài)，預(yù)警高支模危險(xiǎn)狀態(tài)，及時排查危險(xiǎn)原因，保護(hù)工地人員財(cái)產(chǎn)安全。智能建造背景下的高支模監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)測高支模的哪些數(shù)據(jù)呢？引入高支模破壞機(jī)理高支模是指支模高度大于或等于8m時的支模作業(yè)。高支模發(fā)生局部坍塌，主要是高支模局部立桿失穩(wěn)彎曲導(dǎo)致高支模局部坍塌。高支模發(fā)生整體傾覆是由于水平作用或水平位移過大，產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，最終導(dǎo)致整體失穩(wěn)。高支模破壞的影響因素高支模破壞機(jī)理是一個多因素共同作用的結(jié)果。為了確保高支模的安全穩(wěn)定，需要在設(shè)計(jì)、施工、材料選擇以及外部環(huán)境監(jiān)測等方面采取全面而有效的措施。由于高支模局部立桿失穩(wěn)彎曲，由相連的水平鋼管牽動相鄰立桿，引起連鎖反應(yīng)。當(dāng)模板下陷時，尤其是在混凝土未固結(jié)的情況下，會在下陷處聚集加重荷載，導(dǎo)致高支模局部坍塌。此外，當(dāng)混凝土已初凝但強(qiáng)度不足時，構(gòu)件可能會發(fā)生“超筋”脆性破壞下墜，這同樣會導(dǎo)致高支模坍塌。由于水平作用或水平位移過大，產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，最終導(dǎo)致整體失穩(wěn)。此外，如果支模架體系承受較大的水平荷載，如泵送砼管道的水平推力、風(fēng)荷載等，超出支模架的承受范圍，會導(dǎo)致模架水平面層陷落垮塌。局部失穩(wěn)整體失穩(wěn)外部環(huán)境因素也可能對高支模的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。例如，基坑周邊如果環(huán)境復(fù)雜，一些細(xì)微的震動會導(dǎo)致模架扣件松動，進(jìn)而引發(fā)高支模坍塌。環(huán)境因素為了確保高支模的安全穩(wěn)定，需要在設(shè)計(jì)、施工、材料選擇以及外部環(huán)境監(jiān)測等方面采取全面而有效的措施。這包括合理設(shè)計(jì)支模架結(jié)構(gòu)、嚴(yán)格控制材料質(zhì)量、優(yōu)化施工工藝、加強(qiáng)現(xiàn)場管理等。同時，對于已經(jīng)搭建好的高支模，應(yīng)定期進(jìn)行安全檢查和監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。高支模監(jiān)測系統(tǒng)作用02為了確保高支模的安全穩(wěn)定，需要在設(shè)計(jì)、施工、材料選擇以及外部環(huán)境監(jiān)測等方面采取全面而有效的措施。這包括合理設(shè)計(jì)支模架結(jié)構(gòu)、嚴(yán)格控制材料質(zhì)量、優(yōu)化施工工藝、加強(qiáng)現(xiàn)場管理等。同時，對于已經(jīng)搭建好的高支模，應(yīng)定期進(jìn)行安全檢查和監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。支撐體系監(jiān)測支撐體系監(jiān)測主要是對模板支撐體系的穩(wěn)定性、承重能力和結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。其監(jiān)測原理基于力學(xué)原理，通過安裝傳感器和監(jiān)測設(shè)備，對支撐體系的變形、位移和應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測過程中，需要注意以下幾點(diǎn)：合理選擇傳感器類型和布置位置，確保全面反映支撐體系的受力狀態(tài)。定期對傳感器和監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置?；炷翝仓^程監(jiān)測混凝土澆筑過程監(jiān)測主要是對混凝土澆筑過程中的溫度、應(yīng)力和位移進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。其監(jiān)測原理基于物理原理，通過安裝傳感器和監(jiān)測設(shè)備，對混凝土的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測過程中，需要注意以下幾點(diǎn):合理選擇傳感器類型和布置位置，確保全面反映混凝土的澆筑狀態(tài)。密切關(guān)注傳感器數(shù)據(jù)變化，及時調(diào)整混凝土澆筑速度和方式，防止出現(xiàn)施工事故。高支模監(jiān)測系統(tǒng)作用02結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測主要是對建筑結(jié)構(gòu)的位移、沉降和變形進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。其監(jiān)測原理基于幾何原理，通過安裝傳感器和監(jiān)測設(shè)備，對建筑結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采焦。在監(jiān)測過程中，需要注意以下幾點(diǎn):合理選擇傳感器類型和位置，確保全面反映建筑結(jié)構(gòu)變形情況。對關(guān)鍵部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，如結(jié)構(gòu)拐角、荷載集中區(qū)域等。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置。溫度影響監(jiān)測溫度影響監(jiān)測主要是對施工過程中溫度變化對施工質(zhì)量和安全的影響進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。其監(jiān)測原理基于熱力學(xué)原理，通過安裝溫度傳感器和監(jiān)測設(shè)備，對施工現(xiàn)場的溫度變化進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測過程中，需要注意以下幾點(diǎn):合理選擇溫度傳感器的類型和布置位置，確保全面反映施工現(xiàn)場溫度情況。對溫度變化趨勢進(jìn)行實(shí)時分析，預(yù)測可能對施工產(chǎn)生的影響。一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常變化，及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置，以避免對施工質(zhì)量和安全產(chǎn)生影響。高支模監(jiān)測系統(tǒng)作用02施工荷載監(jiān)測施工荷載監(jiān)測主要是對施工過程中的荷載進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。其監(jiān)測原理基于力學(xué)原理，通過安裝荷載傳感器和監(jiān)測設(shè)備，對施工區(qū)域的荷載進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測過程中，需要注意以下幾點(diǎn):合理選擇荷載傳感器的類型和布置位置，確保全面反映施工區(qū)域的荷載情況。對荷載變化趨勢進(jìn)行實(shí)時分析，預(yù)測可能對施工產(chǎn)生的影響。一旦發(fā)現(xiàn)荷載異常情況，及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置，以避免對施工質(zhì)量和安全產(chǎn)生影響。鋼筋應(yīng)力監(jiān)測鋼筋應(yīng)力監(jiān)測主要是對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。其監(jiān)測原理基于物理原理，通過安裝鋼筋應(yīng)力傳感器和監(jiān)測設(shè)備，對鋼筋的應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測過程中，需要注意以下幾點(diǎn):合理選擇鋼筋應(yīng)力傳感器的類型和布置位置，確保全面反映鋼筋的應(yīng)力情況。對鋼筋應(yīng)力變化趨勢進(jìn)行實(shí)時分析，預(yù)測可能對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。一旦發(fā)現(xiàn)鋼筋應(yīng)力異常情況，及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置，以避免對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。高支模監(jiān)測系統(tǒng)組成與架構(gòu)03高支模監(jiān)測系統(tǒng)是一種用于監(jiān)測和控制高支模（高支撐模具）的設(shè)備和技術(shù)。系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)時監(jiān)測混凝土澆筑過程中高支模的水平位移、模板沉降、立桿軸力、桿件傾角等狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)分析和判斷，預(yù)警危險(xiǎn)狀態(tài)，及時排查危險(xiǎn)原因，保護(hù)工地人員財(cái)產(chǎn)安全。高支模監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸與存儲系統(tǒng)、分析與處理軟件以及報(bào)警與控制系統(tǒng)等組件組成，通過收集、傳輸、存儲和分析支模的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對支模狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和控制。傳感器設(shè)備廣泛應(yīng)用在高支模監(jiān)測系統(tǒng)中，主要對高支模水平位移、模板沉降、立桿軸力、桿件傾角進(jìn)行監(jiān)測。高支模監(jiān)測系統(tǒng)組成高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備04在高支模腳手架立桿使用過程中，支架傾斜過大極易造成支架坍塌。因此需要對支架的傾斜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)支架的傾斜過大，則采取措施，保證結(jié)構(gòu)和人員的安全。立桿傾角監(jiān)測-傾角傳感器工作原理作用傾角傳感器可以用來測量相對于水平面的傾角變化量。理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律,根據(jù)基本的物理原理,在一個系統(tǒng)內(nèi)部,速度是無法測量的,但卻可以測量其加速度。如果初速度已知,就可通過積分計(jì)算出線速度,進(jìn)而可計(jì)算直線位移。立桿傾角監(jiān)測原理如圖所示。高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備04立桿傾角監(jiān)測-傾角傳感器工作原理高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備04傾斜儀安裝前,先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定儀器的安裝位置和測量傾斜角的方向,檢查傾斜儀完好后,將傾斜儀的安裝支架固定在被測物部位﹐然后把傾斜傳感器固定在安裝支架上,隨后調(diào)整安裝支架的定位螺釘﹐使傾斜儀的軸線盡量垂直,之后傾斜儀連接讀數(shù)儀將初始測值調(diào)整接近零點(diǎn)。也可根據(jù)設(shè)計(jì)需要自定儀器的初始傾斜角度,使儀器的正負(fù)變化范圍適應(yīng)實(shí)際的測量需要。立桿傾角監(jiān)測-傾角傳感器安裝與接線高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備04水平位移測量是用來監(jiān)測架體的水平位移及模板沉降情況水平位移監(jiān)測-位移傳感器工作原理作用當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時會通過位移傳感器帶動測桿,測桿拉動位移傳感器產(chǎn)生位移變形,變形傳遞給振弦式位移傳感器轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化,從而改變振弦的振動頻率。高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備04電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率,頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置,可計(jì)算被測支撐鋼管的水平及豎向位移變形量。水平位移監(jiān)測-位移傳感器安裝與接線高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備04立桿軸力監(jiān)測可采用壓力傳感器，對面板施加在立桿上的壓力進(jìn)行測量。高支模監(jiān)測系統(tǒng)中通常采用應(yīng)變片傳感器或壓阻傳感器來測量立桿的軸向力。立桿軸力監(jiān)測-壓力傳感器分類作用應(yīng)變片傳感器：應(yīng)變片傳感器是一種將受力物體的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。在立桿上安裝了應(yīng)變片，當(dāng)立桿受到外力作用時，會引起應(yīng)變片的形變，進(jìn)而改變其電阻值。這種變化可以通過電路進(jìn)行測量和轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的壓力值或力值。壓阻傳感器：壓阻傳感器是一種基于材料電阻隨受壓變化的原理工作的傳感器。通常，壓阻傳感器由導(dǎo)電材料構(gòu)成，當(dāng)受到外力時，導(dǎo)電材料會發(fā)生壓縮或拉伸，從而改變其電阻值。這種電阻值的變化可以被測量，并通過電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的壓力值或力值。高支模監(jiān)測系統(tǒng)功能與設(shè)備04立桿軸力監(jiān)測-壓力傳感器安裝與接線1-面板；2-楞梁；3-壓力傳感器；4-調(diào)節(jié)螺母；5-頂層水平桿立桿軸力測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在荷載較大的區(qū)域，宜根據(jù)計(jì)算的最不利受力位置，選取有代表性的立桿布置軸力監(jiān)測點(diǎn)。綜合考核大型復(fù)雜工程項(xiàng)目已廣泛應(yīng)用高支模監(jiān)測系統(tǒng)，以確保施工安全。同學(xué)們通過走進(jìn)施工企業(yè)、項(xiàng)目部、施工現(xiàn)場進(jìn)行走訪、調(diào)研。調(diào)研之前請做好充分的準(zhǔn)備，帶著問題調(diào)研，做到認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)，秉承科學(xué)