[發明專利]一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測系統及方法

在審

• 申請號: 201811041785.1
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109039882A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 夏巍;嚴輝;劉閏豪;胡乾傳
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L29/08;H04W4/38;G01D21/02;G08B21/18
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 洪玲

1.一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測系統，其特征在于，包括若干監測節點、網關節點、連接到互聯網的主機；

其中一個網關節點對應若干監測節點，分別連接，網關節點同時連接到主機；

所述監測節點包括若干傳感器、第一控制器、第一通訊模塊、電源模塊，所述電源模塊為本節點所有設備提供電力，所述第一控制器分別連接傳感器和第一通訊模塊；

所述網關節點包括第二通訊模塊、第二控制器、第三通訊模塊、電源模塊，所述電源模塊為本節點所有設備提供電力，所述第二控制器分別連接第二通訊模塊和第三通訊模塊；

所述主機與所有網關節點相連。

2.根據權利要求1所述的一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測系統，其特征在于，所述傳感器包括加速度傳感器與激光位移傳感器。

3.根據權利要求2所述的一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測系統，其特征在于，所述加速度傳感器型號為MPU6050，所述第一、第二通訊模塊均為型號為APC220-43的433MHZ通訊模塊，所述第一、第二控制器均為PIC18F4520單片機，所述第三通訊模塊為含有SIM卡的4G通訊模塊；

所述主機為連接到互聯網的計算機。

4.一種基于權利要求3所述的滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測方法，其特征在于：包括系統初始化、數據采集、數據局部融合、信息全局融合、發出預警。

5.根據權利要求4所述的一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測方法，其特征在于，其中系統初始化包括以下步驟：

步驟1，將所有設備安裝到位并進行連接，傳感器將數據依次傳輸給第一控制器、第一通訊模塊、第二通訊模塊、第二控制器、第三通訊模塊、主機；

步驟2，主機對各個傳感器的數據維持一段時間的記錄，采集足夠計算方差的樣本，計算每個傳感器輸出量的方差，并求出每個傳感器輸出量的平均值；

步驟3，(以下不再采集方差，方差為定值)步驟2中平均值存儲在第一控制器中，系統在運行中，第一控制器接到傳感器的每一個數據，減去對應平均值后再發送給主機。

6.根據權利要求4所述的一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測方法，其特征在于，其中數據采集具體為：

主機從各網關節點收到數據，按傳感器數據類型歸類，分別是加速度、水平位移、垂直位移三類，其中加速度為Z軸沖擊加速度。

7.根據權利要求4所述的一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測方法，其特征在于，其中數據局部融合具體為：

針對每一類傳感器數據X，根據每個數據的自身方差σ，計算出一個方差最小的加權平均值：

其中加權因子W_i：

最終得到每類傳感器數據的加權平均值，作為局部融合結果。

8.根據權利要求4所述的一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測方法，其特征在于，其中信息全局融合具體為：

根據歷史數據統計結果，對每一類局部融合結果作出安全態勢評估，安全態勢分為H1-H4以及不確定θ等級，其中H1最危險，H4最不危險；

對于每一個融合結果，評價其處于H1-H4以及態勢不確定的概率分配m，對三類傳感器，加速度、水平位移、垂直位移有m1、m2、m3三個概率分配；

計算加速度與水平位移的沖突因子K1：

計算聯合加速度與水平位移的聯合態勢估計m₁₂：

計算上述聯合態勢估計與垂直位移的沖突因子K2：

計算聯合態勢估計m₁₂₃：

根據m123中最大的H值，主機進行相應的預警：當危險等級為H1時，發出一級預警，施工人員立即撤離，當危險等級為H2時，發出二級預警，施工人員應停止施工，當危險等級為H3時，發出三級預警，施工人員應對滿堂扣件式鋼管腳手架進行整改，當危險等級為H4時，正常施工。

9.根據權利要求4所述的一種滿堂扣件式鋼管腳手架安全監測方法，其特征在于：主機將所有接收到的數據顯示在顯示器上，實時刷新。