具有自我应力监测的脚手架智能钢管的制作方法

专利名称：具有自我应力监测的脚手架智能钢管的制作方法
技术领域：
本实用新型一种脚手架钢管，尤其是涉及一种具有自我应力监测的脚手架智能钢管。
背景技术：
脚手架广泛应用于建筑业、工业、造船业等领域，其中钢管(外径Φ48)应用最多， 用钢管搭设脚手架和支模架简易、灵活、方便，而且钢管经久耐用、使用成本低，但在钢管搭设脚手架或支模架中都需要使用扣件连接，其节点属于铰接，使钢管支架结构稳定性较差， 若支架结构的稳定性没有给予足够的重视，使施工方案和搭设过程中存在安全隐患，从而有可能造成坍塌事故发生。现有的脚手架或支模架的搭建一般是按照事先的设计或国家、行业的标准进行， 表面上看没有问题，但在实际工作中，问题很多，如钢管由于长期使用或腐蚀其壁厚已经变薄了，钢管本身就是弯曲状态，使用的扣件质量不合格以及一线作业人员素质较低，操作不规范等原因，使脚手架或支模架的搭建存在安全隐患，在后续作业中又无法监测，导致了安全事故发生。假如全部的钢管或部分关键位置的钢管具有自我应力监测功能，则会避免或大大减少事故的发生，然而目前还未见到这样的产品上市。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，可有效实现脚手架使用过程中应力变化的监测，避免安全事故的发生，同时使用价值高，适应性强。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于包括钢管、设置在钢管内部的光纤弯曲传感单元、给所述光纤弯曲传感单元供电的电池模块和位于钢管外部且远离钢管的控制单元，所述光纤弯曲传感单元包括供信号光纤一穿过的曲线形测试通道和与信号光纤一相接且对信号光纤一中的光信号功率变化量进行同步测试与分析处理的测试处理单元，所述测试处理单元还连接无线收发模块一和声音或振动形式的报警模块一，所述报警模块一位于钢管内部，所述测试处理单元还与电池模块相接，所述无线收发模块一与报警模块一相接；所述曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在所述曲线形支架上相对两侧的多个变形齿一和多个变形齿二，所述曲线形支架的两端固定在钢管的内壁上，所述多个变形齿一和多个变形齿二呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤一穿过的曲线形通道一， 所述变形齿一和变形齿二对应布设在信号光纤一的两侧；所述控制单元包括与无线收发模块一联络通信的无线收发模块二以及报警模块二、控制模块和显示模块。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述钢管内部设置有中间层套管，所述中间层套管从钢管的一端插装到钢管内部并通过螺丝或内卡簧固定在钢
3管上，所述光纤弯曲传感单元和电池模块均位于所述中间层套管内。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述电池模块通过螺丝或内卡簧固定于钢管内。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述曲线形测试通道还包括连续布设在曲线形支架上的多个变形齿三和多个变形齿四，所述变形齿三与变形齿四之间穿设有信号光纤二，所述信号光纤二和信号光纤一呈并排布设，所述信号光纤二和信号光纤一均通过光缆与测试处理单元相接。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述信号光纤一的两端均设置有光反射装置。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、柱体或波纹管。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述曲线形支架的数量至少为两个。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述测试处理单元包含有识别编码一，所述钢管外表面标识有识别编码二，所述识别编码一和识别编码二一一对应。上述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述光纤弯曲传感单元左端设置有隔板，所述光纤弯曲传感单元右端设置有挡板，所述挡板通过卡环固定在钢管上，所述光纤弯曲传感单元与隔板和挡板均相连接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。2、适用面广，适应能力强，能有效适用于多种结构形式的脚手架或支模架的搭建。3、测试精度高，安装布设方便。4、功能完善，通过第二信号光纤可以监测出钢管的弯曲方向，以便更好的分析脚手架和支模架的受力状况。5、通过现场的控制单元接受每一个具有自我检测功能的钢管所发出的应力监测信息，及时掌握现场的施工情况，避免事故的发生。当具有自我检测功能的钢管异常报警时，控制单元可以及时提供报警钢管的标识编码，通过标识编码及时找到应力异常的地方进行加固后修正，防止异常情况发生。综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，实用价值高，能有效监测脚手架或支模架的应力变化情况，防止事故的发生，具有广阔的应用前景。下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。图2为实施例1中曲线形测试通道的结构示意图。图3为实施例1中曲线形支架的结构示意图。图4为实施例2中曲线形测试通道的结构示意图。[0026]图5为实施例3中曲线形测试通道的结构示意图。图6为图5中A处的局部放大结构示意图。图7为实施例4中曲线形测试通道的结构示意图。图8为图7的A-A剖视图。图9为实施例5中曲线形支架的结构示意图。附图标记说明1-光缆；4-1-变形齿一；4-2-变形齿二 ；[0033]4-3-变形齿三；4-4-变形齿四；5-测试处理单元；[0034]8-钢管；13-信号光纤二；19-曲线型壳体；[0035]20-隔板；21-卡环；22-挡板；[0036]23-报警模块一；24-电池模块；25-无线收发模块[0037]33-信号光纤一；36-柱体；37-缝隙；[0038]38-弹簧；40-波纹管；42-管壁；[0039]101-控制单元；102-无线收发模块二；103-报警模块二;[0040]104-控制模块；105-显示模块。
具体实施方式
实施例1如图1、2和3所示的一种具有自我应力监测的脚手架智能钢管，包括钢管8、设置在钢管8内部的光纤弯曲传感单元、给所述光纤弯曲传感单元供电的电池模块对和位于钢管8外部且远离钢管8的控制单元101，所述光纤弯曲传感单元包括供信号光纤一 33穿过的曲线形测试通道和与信号光纤一 33相接且对信号光纤一 33中的光信号功率变化量进行同步测试与分析处理的测试处理单元5，所述测试处理单元5还连接无线收发模块一 25和声音或振动形式的报警模块一 23，所述报警模块一 23位于钢管8内部，所述测试处理单元 5还与电池模块M相接，所述无线收发模块一 25与报警模块一 23相接；所述曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在所述曲线形支架上相对两侧的多个变形齿一 4-1和多个变形齿二 4-2，所述曲线形支架的两端固定在钢管8的内壁上，所述多个变形齿一 4-1和多个变形齿二 4-2呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤一 33穿过的曲线形通道一，所述变形齿一 4-1和变形齿二 4-2对应布设在信号光纤一 33的两侧； 所述控制单元101包括与无线收发模块一 25联络通信的无线收发模块二 102以及报警模块二 103、控制模块104和显示模块105。所述光纤弯曲传感单元左端设置有隔板20，所述光纤弯曲传感单元右端设置有挡板22，所述挡板22通过卡环21固定在钢管8上，所述光纤弯曲传感单元与隔板20和挡板 22均相连接。本实施例中，所述曲线形支架为曲线形壳体19，多个变形齿一 4-1和多个变形齿二 4-2对应布设在曲线形壳体19的内壁上。优选的，所述测试处理单元5包含有识别编码一，所述钢管8外表面标识有识别编码二，所述识别编码一和识别编码二一一对应。当钢管 8受到应力作用时，钢管8会出现与应力大小相对应的弯曲，同时两端固定于钢管8内壁的曲线形壳体19也出现弯曲，从而使布设于曲线形壳体19内的变形齿一 4-1与变形齿二 4-2齿间的距离改变，变形齿一 4-1与变形齿二 4-2齿间的距离改变导致夹持于两者之间的信号光纤33的弯曲曲率变化，信号光纤33的弯曲曲率变化使传输于信号光纤33内的光信号功率变化，通过测试处理单元5测得该变化信号并经计算得到曲线形壳体19的弯曲状态， 从而得到钢管8受到作用的应力大小，测试处理单元5通过无线收发模块一 25将钢管8受到作用的应力值传递给控制单元101，测试处理单元5并同时判断钢管8受到作用应力值是否超过预先设置的报警门限，当施加于钢管8上的应力大于预设值时，测试处理单元5控制报警模块一 23发出报警信号，如振动或发出声音，测试处理单元5又通过无线收发模块一 25发出报警信息以及钢管8的识别编码等信息给控制单元101，后者将接受的报警信号及其它信息显示在显示模块105，控制模块104对接受的信息判断后若发现有超过预设值的现象时控制报警模块二 103发出报警信号，并同时在显示模块105上显示报警信号以及相应的钢管8的识别编码。优选的，所述钢管8内部设置有中间层套管，所述中间层套管从钢管8的一端插装到钢管8内部并通过螺丝或内卡簧固定在钢管8上，所述光纤弯曲传感单元和电池模块M 均位于所述中间层套管内，所述电池模块M通过螺丝或内卡簧固定于钢管8内。优选的，所述信号光纤一 33的两端均设置有光反射装置。优选的，所述的钢管8内包括的曲线形支架的数量至少为两个，其所包含的信号光纤一 33通过光缆1与测试处理单元5连接。实施例2如图4所示，本实施例与实施例1不同的是所述曲线形支架10为弹簧38，多个变形齿一 4-1和多个变形齿二 4-2对应布设在弹簧38中相邻两圈弹簧丝之间，且变形齿一 4-1和变形齿二 4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。实施例3如图5和6所示，本实施例与实施例1不同的是所述曲线形支架10为波纹管40， 变形齿一 4-1和变形齿二 4-2对应布设在波纹管40的管壁42上内凹处的相对两个侧面上， 且变形齿一 4-1和变形齿二 4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。实施例4如图7和8所示，本实施例与实施例1不同的是所述曲线形支架10为柱体36， 在柱体36的侧壁上分布有缝隙37，在缝隙37的上下两侧布设有相互交错对应的变形齿一 4-1和变形齿二 4-2。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。实施例5如图9所示，本实施例与实施例1不同的是所述曲线形测试通道还包括连续布设在曲线形支架上的多个变形齿三4-3和多个变形齿4-4，所述变形齿三4-3与变形齿4-4 之间穿设有信号光纤二 13，所述信号光纤二 13和信号光纤一 33呈并排布设，所述信号光纤二 13和信号光纤一 33均通过光缆1与测试处理单元5相接。所述变形齿三4-3和多个变形齿四4-4沿着曲线形壳体19每360度为一个周期，每个周期的起始点位于曲线形壳体 19的同一个方向，并作为零角度，每个周期内的变形齿的间距或齿高是单调变化的，且不同
6周期的变形齿间距或齿高是单调变化且变化趋势是一致的，所述信号光纤二 13通过光缆与测试处理单元5相接。这样可以测试钢管8的弯曲方向，为更好的分析钢管8的状态提供数据。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于包括钢管(8)、设置在钢管 (8)内部的光纤弯曲传感单元、给所述光纤弯曲传感单元供电的电池模块04)和位于钢管 (8)外部且远离钢管(8)的控制单元(101)，所述光纤弯曲传感单元包括供信号光纤一(33) 穿过的曲线形测试通道和与信号光纤一(33)相接且对信号光纤一(33)中的光信号功率变化量进行同步测试与分析处理的测试处理单元(5)，所述测试处理单元( 还连接无线收发模块一 0 和声音或振动形式的报警模块一(23)，所述报警模块一位于钢管(8) 内部，所述测试处理单元( 还与电池模块04)相接，所述无线收发模块一 0 与报警模块一相接；所述曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在所述曲线形支架上相对两侧的多个变形齿一 G-1)和多个变形齿二 G-2)，所述曲线形支架的两端固定在钢管(8)的内壁上，所述多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二(4- 呈交错对应布设且二者的头部之间形成供一个或多个信号光纤一(3 穿过的曲线形通道一，所述变形齿一(4-1) 和变形齿二(4- 对应布设在信号光纤一(3 的两侧；所述控制单元(101)包括与无线收发模块一 0 联络通信的无线收发模块二(10 以及报警模块二(103)、控制模块(104) 和显示模块(105)。
2.按照权利要求1所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述钢管(8)内部设置有中间层套管，所述中间层套管从钢管(8)的一端插装到钢管(8)内部并通过螺丝或内卡簧固定在钢管(8)上，所述光纤弯曲传感单元和电池模块04)均位于所述中间层套管内。
3.按照权利要求2所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述电池模块04)通过螺丝或内卡簧固定于钢管(8)内。
4.按照权利要求1所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述曲线形测试通道还包括连续布设在曲线形支架上的多个变形齿三(4- 和多个变形齿四 G-4)，所述变形齿三(4- 与变形齿四(4-4)之间穿设有信号光纤二(13)，所述信号光纤二(1 和信号光纤一(3 呈并排布设，所述信号光纤二(1 和信号光纤一(3 均通过光缆(1)与测试处理单元( 相接。
5.按照权利要求1所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述信号光纤一(3 的两端均设置有光反射装置。
6.按照权利要求1所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、柱体或波纹管。
7.按照权利要求1所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述曲线形支架的数量至少为两个。
8.按照权利要求1所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述测试处理单元( 包含有识别编码一，所述钢管(8)外表面标识有识别编码二，所述识别编码一和识别编码二一一对应。
9.按照权利要求1所述的具有自我应力监测的脚手架智能钢管，其特征在于所述光纤弯曲传感单元左端设置有隔板(20)，所述光纤弯曲传感单元右端设置有挡板(22)，所述挡板0 通过卡环固定在钢管(8)上，所述光纤弯曲传感单元与隔板OO)和挡板 (22)均相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种具有自我应力监测的脚手架智能钢管，包括钢管、光纤弯曲传感单元、电池模块和控制单元，光纤弯曲传感单元包括供信号光纤一穿过的曲线形测试通道和测试处理单元，测试处理单元还连接无线收发模块一和报警模块一，测试处理单元还与电池模块相接，无线收发模块一与报警模块一相接；曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架上相对两侧的多个变形齿一和多个变形齿二，多个变形齿一和多个变形齿二头部之间形成供信号光纤一穿过的曲线形通道一；控制单元包括无线收发模块二以及报警模块二、控制模块和显示模块。本实用新型设计合理，使用效果好，能有效实现脚手架使用过程中应力变化的监测，避免安全事故发生。
文档编号B63C5/02GK201981775SQ201020658720
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者杜兵 申请人:西安金和光学科技有限公司