[发明专利]具有自定位识别的力和倾斜度监视系统

说明书

本发明涉及一种用于监视诸如临时支撑支柱等载荷支撑构件的力和倾斜度的传感器设备、系统和监视系统。传感器设备包括：管状构件，其与临时支撑支柱对接并且可滑动/可拆卸地附连至临时支撑支柱；以及传感器，其位于管状构件上以供测量用于施工和拆除工作的临时支撑支柱的力、倾斜度和位置。传感器设备包括用于处理来自传感器的数据的控制器。传感器系统包括与传感器设备通信的无线设备。传感器系统进一步包括定位设备，使得传感器设备的精确位置或定位可以由传感器系统来检测/计算。监视系统包括与一个或多个传感器系统进行通信以形成网络的服务器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月5日提交的美国临时申请No.62/870,826的权益和优先权，其内容通过援引被合并于此。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

不适用

共同研究协议的缔约方名称

不适用

对“序列表”的引用

不适用

发明背景

发明领域

本发明一般涉及具有用于测量力、倾斜度和位置的传感器的传感器设备。传感器设备可拆卸地安装到用于施工和拆除工作的脚手架结构系统的载荷支撑构件(诸如临时支撑支柱)，主要是为了提高施工安全性，其次是为了新工作的质量增强。本发明进一步涉及一种传感器系统，其包括与一个或多个传感器设备进行通信的无线设备。本发明还进一步涉及一种监视系统，其包括与一个或多个传感器系统进行通信以从中收集数据和相关信息的服务器。本发明还进一步涉及一种监视系统，该监视系统具有提供载荷、倾斜度和位置数据并将信息以易于理解的格式呈现给相关方的能力。

背景技术

在拆除、施工和架设建筑物和工程结构期间使用临时支撑和临时支撑系统是必不可少的。例如，在施工阶段期间，由脚手架框架构筑的临时支撑系统被广泛用于为新浇筑的混凝土提供支撑结构，以形成地板、甲板等。在新近浇筑的混凝土地板或甲板已获得足够的强度以支撑其自身的重量和任何施加的载荷之前，模壳和混凝土的重量通过脚手架系统转移到下面的地板或地面。临时支撑系统还用于支撑尚未完全连接或固定的结构组件。

另一方面，对于采用机械自顶向下办法的拆除工作，例如，在若干个连贯楼层之间的地板间空间处安装临时支柱，以在支撑的楼层之中分配在顶层操作的重型拆除机械的重力载荷。由于现场和环境条件的复杂性，通常不知道临时载荷支撑系统中每个个体构件或支柱所承载的确切/实际载荷。载荷的实际分配还很大程度上取决于在安装和初始设置期间施加于每个支柱的初始载荷；然而，由于缺少合适的仪器或装备而从未检查或监视过初始载荷。

直到最近，仍然不存在任何足够经济划算的现场可行的设备或系统来促成定期监视临时支撑系统的每个支柱或构件中的载荷。在大多数情形中，支撑系统的设计基于经验法则或一般过往经验。当与其他不利因素结合在一起时，这种不确定性导致了许多严重且灾难性的失败情形。基于常见的现有技术，如果必须测量支柱中的载荷，则需要在支柱的端部之一处放置载荷单元(load cell)。来自载荷单元的电信号必须连接至过程计(processmeter)，以显示以力单位表示的载荷的量值。载荷单元和过程计必须在被用来进行测量之前作为组合集被一起校准。一旦被校准，便无法在不同的载荷单元和过程计之中改变该组合。必须在过程计和监视站之间安装电力电缆和信号传输电缆。因而，测量和/或监视的成本非常高。使用电缆进行信号传输会给施工现场带来很多不便，并且甚至可能变成安全隐患。这些技术缺点阻止其高效地应用于大规模数据收集和监视。

先前做出了各种尝试。例如，Saigh的美国专利No.8,215,178(或Saigh)(其内容通过援引被并入本文)涉及用于监视结构构件(诸如实体结构)中的变形的传感器设备；然而，应变仪直接附连至要监视的结构的表面。