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(cè)系統(tǒng)深基坑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)深基坑工程監(jiān)測(cè)是基坑工程施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，組織良好的監(jiān)測(cè)能夠?qū)⑹┕ぶ懈鞣矫娴男畔⒓皶r(shí)反饋給深基坑開(kāi)挖組織者，根據(jù)對(duì)信息的分析，可對(duì)深基坑工程維護(hù)體系變形級(jí)穩(wěn)定狀態(tài)加以評(píng)價(jià)，并預(yù)測(cè)進(jìn)一步挖土施工后將導(dǎo)致的變形級(jí)穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)展。根據(jù)預(yù)測(cè)判定施工對(duì)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(chǎng)施工圖智能建造場(chǎng)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(cè)系統(tǒng)作用03主要內(nèi)容ContentsofThisCourse高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成與架構(gòu)04高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與設(shè)備高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)背景高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)背景隨著我國(guó)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(duì)建筑物內(nèi)生活場(chǎng)景的要求越來(lái)越高，大跨度及大空間建筑受到越來(lái)越多人們的青睞。基于易用性以及美觀性的考慮，智能建造背景下高支模作為混凝土施工過(guò)程中的重要臨時(shí)性結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在建設(shè)工程施工過(guò)程中。然而近年來(lái)高支模坍塌事故頻發(fā)，不僅對(duì)相關(guān)施工人員的人身安全造成了嚴(yán)重的威脅，同時(shí)造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失和資源浪費(fèi)。因此對(duì)高支模的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)。背景高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概念引入高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)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(shí)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(cè)系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)測(cè)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(shí)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(guò)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(gè)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(cè)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(dòng)相鄰立桿，引起連鎖反應(yīng)。當(dāng)模板下陷時(shí)，尤其是在混凝土未固結(jié)的情況下，會(huì)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(shí)，構(gòu)件可能會(huì)發(fā)生“超筋”脆性破壞下墜，這同樣會(huì)導(dǎo)致高支模坍塌。由于水平作用或水平位移過(guò)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(huì)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(duì)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(dòng)會(huì)導(dǎo)致模架扣件松動(dòng)，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(cè)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(chǎng)管理等。同時(shí)，對(duì)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(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。高支模監(jiān)測(cè)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(cè)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(chǎng)管理等。同時(shí)，對(duì)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(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。支撐體系監(jiān)測(cè)支撐體系監(jiān)測(cè)主要是對(duì)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(shí)監(jiān)控。其監(jiān)測(cè)原理基于力學(xué)原理，通過(guò)安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)支撐體系的變形、位移和應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測(cè)過(guò)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(duì)傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置。混凝土澆筑過(guò)程監(jiān)測(cè)混凝土澆筑過(guò)程監(jiān)測(cè)主要是對(duì)混凝土澆筑過(guò)程中的溫度、應(yīng)力和位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其監(jiān)測(cè)原理基于物理原理，通過(guò)安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)混凝土的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測(cè)過(guò)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(shí)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(cè)系統(tǒng)作用02結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)主要是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的位移、沉降和變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其監(jiān)測(cè)原理基于幾何原理，通過(guò)安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采焦。在監(jiān)測(cè)過(guò)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(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，如結(jié)構(gòu)拐角、荷載集中區(qū)域等。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置。溫度影響監(jiān)測(cè)溫度影響監(jiān)測(cè)主要是對(duì)施工過(guò)程中溫度變化對(duì)施工質(zhì)量和安全的影響進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其監(jiān)測(cè)原理基于熱力學(xué)原理，通過(guò)安裝溫度傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測(cè)過(guò)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(chǎng)溫度情況。對(duì)溫度變化趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，預(yù)測(cè)可能對(duì)施工產(chǎn)生的影響。一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常變化，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置，以避免對(duì)施工質(zhì)量和安全產(chǎn)生影響。高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作用02施工荷載監(jiān)測(cè)施工荷載監(jiān)測(cè)主要是對(duì)施工過(guò)程中的荷載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其監(jiān)測(cè)原理基于力學(xué)原理，通過(guò)安裝荷載傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)施工區(qū)域的荷載進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測(cè)過(guò)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(duì)荷載變化趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，預(yù)測(cè)可能對(duì)施工產(chǎn)生的影響。一旦發(fā)現(xiàn)荷載異常情況，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置，以避免對(duì)施工質(zhì)量和安全產(chǎn)生影響。鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要是對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。其監(jiān)測(cè)原理基于物理原理，通過(guò)安裝鋼筋應(yīng)力傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)鋼筋的應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。在監(jiān)測(cè)過(guò)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(duì)鋼筋應(yīng)力變化趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，預(yù)測(cè)可能對(duì)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(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置，以避免對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成與架構(gòu)03高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種用于監(jiān)測(cè)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(shí)監(jiān)測(cè)混凝土澆筑過(guò)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(guò)數(shù)據(jù)分析和判斷，預(yù)警危險(xiǎn)狀態(tài)，及時(shí)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(cè)系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)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(guò)收集、傳輸、存儲(chǔ)和分析支模的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)支模狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、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(cè)系統(tǒng)中，主要對(duì)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(cè)。高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與設(shè)備04在高支模腳手架立桿使用過(guò)程中，支架傾斜過(guò)大極易造成支架坍塌。因此需要對(duì)支架的傾斜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)支架的傾斜過(guò)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(cè)-傾角傳感器工作原理作用傾角傳感器可以用來(lái)測(cè)量相對(duì)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(gè)系統(tǒng)內(nèi)部,速度是無(wú)法測(cè)量的,但卻可以測(cè)量其加速度。如果初速度已知,就可通過(guò)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(cè)原理如圖所示。高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與設(shè)備04立桿傾角監(jiān)測(cè)-傾角傳感器工作原理高支模監(jiān)測(cè)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(cè)量?jī)A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(cè)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(cè)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(cè)量需要。立桿傾角監(jiān)測(cè)-傾角傳感器安裝與接線高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與設(shè)備04水平位移測(cè)量是用來(lái)監(jiān)測(cè)架體的水平位移及模板沉降情況水平位移監(jiān)測(cè)-位移傳感器工作原理作用當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)會(huì)通過(guò)位移傳感器帶動(dòng)測(cè)桿,測(cè)桿拉動(dòng)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(dòng)頻率。高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與設(shè)備04電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(dòng)頻率,頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置,可計(jì)算被測(cè)支撐鋼管的水平及豎向位移變形量。水平位移監(jiān)測(cè)-位移傳感器安裝與接線高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與設(shè)備04立桿軸力監(jiān)測(cè)可采用壓力傳感器，對(duì)面板施加在立桿上的壓力進(jìn)行測(cè)量。高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中通常采用應(yīng)變片傳感器或壓阻傳感器來(lái)測(cè)量立桿的軸向力。立桿軸力監(jiān)測(cè)-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(hào)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(shí)，會(huì)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(guò)電路進(jìn)行測(cè)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(shí)，導(dǎo)電材料會(huì)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(cè)量，并通過(guò)電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的壓力值或力值。高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與設(shè)備04立桿軸力監(jiān)測(cè)-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(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)，以確保施工安全。同學(xué)們通過(guò)走進(jìn)施工企業(yè)、項(xiàng)目部、施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行走訪、調(diào)研。調(diào)研之前請(qǐng)做好充分的準(zhǔn)備，帶著問(wèn)題調(diào)研，做到認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)，秉承科學(xué)