導軌式附著升降腳手架監控系統的製作方法

2023-10-28 21:03:22

專利名稱：導軌式附著升降腳手架監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及高層與超高層建築施工用的升降腳手架技術領域，具體為一種導 軌式附著升降腳手架監控系統。
背景技術：
目前導軌式附著升降腳手架在高層及超高層建築施工中已廣泛應用。此種升降腳 手架主要包括架體結構、附著承重結構、控制系統三個部分。其中架體結構包括豎向主框 架、水平底桁架及連接件；附著承重結構包括承重梁、導向系統、防墜系統等；控制系統則 包括計算機集中控制的強、弱電系統。附著支承結構固定於建築物的承重構件之上，架體結 構通過附著承重結構可靠地附著於建築物承重構件，並受導向系統約束實現升降。起重器 安裝於承重梁、與架體結構相連，起重器工作過程的各種載荷均經過架體結構轉移至承重 梁，最終傳遞到建築物承重構件。這種導軌式附著升降腳手架具有安裝快捷、適用範圍廣、 操作簡便、腳手架用料及能耗少等優點。由於本設備屬特種高危建築機械設備，因此必須配置有防墜、防傾裝置以確保安 全運行，由於高空升降過程整體荷載變化的複雜性，目前智能化多吊點平衡控制系統運用 已成為必然趨勢。如上海市第八建築工程公司等1997年申請的實用新型專利「可分段監控 荷載的整體電動升降腳手架」。其在每個吊點的電動葫蘆上安裝有拉力傳感器，與荷載控制 模塊連接，各荷載控制模塊與控制器連接，控制器控制整個系統的報警。由於拉力傳感器採 集原始張力信號很弱，在傳輸距離上受到限制，必須進行信號放大處理方能準確即時從各 吊點輸入計算機處理中心。由於建築施工環境中灰塵、潮溼、幹擾等不利因素影響，目前計算機智能控制系統 在實用中受到嚴重限制，主要原因包括1.控制平臺受現場不利因素影響，系統及配套設施總體運行不穩定，抗幹擾、防腐 蝕措施不完善；2.吊索張力、視頻、電觸發等信息傳遞系統中，外部設備集成程度低，受自身結構 影響安裝過程複雜，不適應現代建築業的運行節奏；3.目前設備過多考慮成本，為保證多吊點同步運行，僅簡單地選用相同品牌、相同 規格型號的起重器，無控制手段，仍難實現各吊點運行同步；4.系統對使用者操作技術水平和經驗的要求高。總之目前國內實用的導軌式附著升降腳手架安全監控系統亟待在硬、軟體方面完
業
口 ο

實用新型內容本實用新型的目的是公開一種導軌式附著腳手架監控系統，其包括對各吊點鋼索 張力和升降同步的智能化實時監控，確實保證高空環境下升降腳手架施工的低能耗、高效 率和安全性。[0011]本實用新型設計的導軌式附著升降腳手架監控系統為安裝於包括架體結構和附 著承重結構的導軌式附著腳手架的監控系統，本監控系統包括控制主機及與之連接的強、 弱電控制設施，控制主機包括可編程序控制器及與之連接的存儲器、輸入模塊、輸出模塊和 聲/光報警裝置，輸出模塊連接強、弱電控制元件及聲/光報警裝置。本監控系統含有起重 張力監控子系統，起重張力監控子系統包括控制主機的可編程序控制器內存儲的相關分析 比較軟體，存儲器內存儲的鋼索張力許用值、同步誤差允許值、報警值、緊急停機值等，還有 安裝於各吊點鋼索上的1 40套張力傳感組件，各張力傳感組件的輸出端經信號線與控制 主機的輸入模塊相連接。各張力傳感組件包括張力信號採集裝置，電流變送器，放大電路。 張力信號採集裝置的輸出接入電流變送器，再接放大電路，放大電路的輸出經信號線接入 控制主機的輸入模塊，電源纜線為電流變送器和放大電路提供電源。張力傳感組件的信號 採集裝置、電流變送器和放大電路集成一體，並有特製外殼，便於安裝且具有良好抗幹擾、 耐腐蝕功能。張力信號採集裝置為對張力敏感的應變片，在不同負載下的鋼索不同的張力使應 變片獲得相應的電壓信號，此電壓信號送入電流變送器轉換為電流信號，再經放大電路放 大後送入控制主機的輸入模塊。輸入模塊，將模擬信號轉換為數字量後送入可編程序控制 器；可編程序控制器內的分析比較軟體，將各吊點的張力信號與存儲的鋼索張力許用值、同 步誤差允許值、報警值、緊急停機值比較，當超出報警值或緊急停機值時可編程序控制器發 出指令經輸出模塊使聲/光報警裝置報警和/或強電控制繼電器動作停機。本導軌式附著腳手架監控系統還含有同步調節子系統，同步調節子系統包括1 40套安裝於各吊點起重電機減速器上的旋轉編碼器和各電機的變頻控制器，控制主機的可 編程序控制器中存儲有電機轉速分析比較程序。旋轉編碼器帶有放大器，通過信號線與控 制主機的輸入模塊連接，控制主機的輸出模塊的控制信號線連接起重電機的變頻控制器。 可編程序控制器根據各起重電機的轉速信號，對比各電機轉速，發送信號至各起重電機變 頻控制器，變頻控制調節各起重電機轉速，確保各吊點起吊物垂直位移一致。本導軌式附著腳手架監控系統還含有輔助監控子系統，該輔助監控子系統包括安 裝於架體結構的2 6套攝像頭，各攝像頭的視頻信號線經多路視頻採集卡接入控制主機 的可編程序控制器，攝像頭的角度和位置可調。通過與可編程序控制器相連接的計算機屏 幕可遠程實時觀察本腳手架各吊點起吊情況，對關鍵部位圖像可放大觀察，有助於遠程、早 期發現異常情況並人為緊急停車，避免故障的擴大。該輔助監控子系統還有4 8套行程保護裝置，安裝於吊點的附著承重結構的導 軌上，每套行程保護裝置包括分別安裝於導軌的上極限位置和下極限位置的上、下行程保 護開關，上、下行程保護開關連接系統電源的總交流接觸器，當腳手架上升或下降達到極限 位置時觸碰上或下行程保護開關，自動發送信號到交流接觸器，斷開系統電源，所有電機同 時停止運行，避免結構自幹涉造成的過載，實現無人安全控制。本導軌式附著腳手架監控系統的控制主機還設有聯機接口，可與普通計算機(PC) 相接，藉助計算機輸入輸出設施可對系統數據輸入、修改、存儲、列印等。本導軌式附著腳手架監控系統的控制主機和/或現場強、弱電控制設施配置操作 平臺，操作平臺上有針對各起重電機的手動按鍵和總電源開關，可按需要進行手動單點、聯 控或點動、連續等正反轉控制。操作平臺上還有各吊點的限位報警指示燈，便於及時掌控升
4降腳手架運行狀況。本實用新型導軌式附著升降腳手架監控系統的優點在於1、適合當前各種電機動力類升降腳手架，包含有起重張力監控子系統，同步調節 子系統和輔助監控子系統，由計算機監控平臺統一管理，對各子系統採集的信息進行實時 處理、分析、記錄、反饋，並控制強、弱電設施按指令及時、正確、穩定工作。2、可同時對數十個吊點的鋼索張力進行實時監測，在應用軟體支持下對提取的信 號進行分析處理，作出安全性判斷，反應速度快、計算精度高；3、張力傳感組件集成體積小，信號穩定傳送距離超過100米，安裝簡潔，其外殼抗 幹擾抗腐蝕；4、同步調節子系統通過變頻控制自動調節各起重電機轉速，確保各吊點垂直位移
一致；5、控制主機算法規範，配套軟體性能優異，界面友好、直觀、操作方便，能與普通PC 通訊；6、系統硬體集成化、標準化程度高，適合框架結構、鋼結構等各類現代超高層的建 築環境，使用、維護方便。

圖1為本導軌式附著腳手架監控系統實施例整體安裝結構示意圖；圖2為本導軌式附著腳手架監控系統實施例整體電路框圖；圖3為本導軌式附著腳手架監控系統實施例張力傳感組件控制電路框圖；圖4為本導軌式附著腳手架監控系統實施例同步調節子系統的控制電路框圖；圖5為本導軌式附著腳手架監控系統實施例控制主機操作平臺面板示意圖；圖6為本導軌式附著腳手架監控系統實施例控制主機所接計算機屏幕操作界面 示意圖。圖中標號為1、架體結構，2、攝像頭，3、承重梁，4、行程保護開關，5、起重器，6、鋼索，7、導向裝 置，8、張力傳感組件。
具體實施方式
本導軌式附著升降腳手架監控系統實施例整體結構如圖1所示，圖中表示在第η 層nF至第n+3層(n+3)F的升降腳手架工作部分包括架體結構1和附著承重結構。其中架 體結構是由豎向主框架、水平梁架及連接件組成，自重輕、剛性大；附著承重結構包括動力 系統、承重梁3、防墜落裝置、導向裝置7。本例監控系統包括控制主機及與之連接的強電控 制櫃。控制主機遠離施工現場百米，由電源線、信號線連接現場的強電控制櫃及起重張 力監控子系統，同步調節子系統和輔助監控子系統的信號採集裝置。控制主機安置於遠離 施工現場的房間內可避免受到現場粉塵、潮溼、振動等影響。監控系統實施例電路框圖如圖2所示，控制主機包括可編程序控制器及與之連接 的存儲器、輸入模塊、輸出模塊和聲/光報警裝置，輸出模塊連接強、弱電控制元件及聲/光報警裝置。可編程序控制器和存儲器可集成為一體。20套起重張力監控子系統的張力傳 感組件8，20套同步調節子系統的旋轉編碼器，輔助監控子系統的4套攝像頭2和5組行程 保護開關4均與控制主機相連接。控制主機對各子系統採集的信息進行實時處理、分析、記 錄、反饋，並控制強、弱電設施按指令及時、正確、穩定工作。本例的起重張力監控子系統的其中一套張力傳感組件的控制電路如圖3所示，張 力傳感組件包括張力信號採集裝置，電流變送器，放大電路。張力信號採集裝置為應變片， 其輸出接入電流變送器，再接放大電路，放大電路的輸出經信號電源纜線接控制主機的輸 入模塊，信號電源纜線為多用纜線，為電流變送器的放大電路提供電源並進行信號傳送。控 制主機的可編程序控制器內存儲的相關分析比較軟體，存儲器內存儲的鋼索張力許用值、 同步誤差允許值、報警值、緊急停機值等。控制主機的輸出模塊連接聲/光報警裝置，還經 信號線連接到現場的強電控制櫃。當超出報警值時可編程序控制器發出指令經輸出模塊使 聲/光報警裝置報警，達到緊急停機值即發出指令到強電控制櫃，使控制起重電機的繼電 器動作停機。張力傳感組件的張力信號採集裝置、電流變送器和放大電路集成一體，並有特 制不鏽鋼外殼，抗幹擾、耐腐蝕。如圖1所示各張力傳感組件8安裝於各吊點起重器5的鋼 索6上。多套張力傳感組件8可分組連接至控制主機，本例的20套張力傳感組件8分為4 組與控制主機相連接。本例的同步調節子系統的其中一套起重電機的控制電路結構如圖4所示，包括安 裝於吊點起重電機減速器上的旋轉編碼器和控制櫃中的電機的變頻控制器。旋轉編碼器帶 有放大器，通過安裝在起重電機上的旋轉編碼器採集轉速信號，放大器放大後經信號電源 線纜接入控制主機的輸入模塊；控制主機的輸出模塊再將反饋的控制信號傳送到控制起重 電機的變頻控制器。可編程序控制器根據各起重電機的轉速信號，經其存儲的電機轉速分 析比較程序分析對比，控制變頻控制器自動調節各起重電機轉速，實現多吊點同步上升或 下降。本例的導軌式附著升降腳手架監控系統的輔助監控子系統在架體結構1上安裝 有4套攝像頭2，如圖1所示。攝像頭2的視頻信號線經多路視頻採集卡接入控制主機的可 編程序控制器，攝像頭2安裝位置和角度可調。攝像頭2的支裝架和纜線接口均為插拔式 連接，以便於快速裝接。本例的導軌式附著升降腳手架監控系統的輔助監控子系統配備了 5套行程保護 裝置，根據需要安裝在附著承重結構的導軌上，見圖1。於導軌的上極限位置和下極限位置 分別安裝上、下行程保護開關4，行程保護開關4與總電源交流接觸器相連，當腳手架上升 或下降達到極限位置時觸動行程保護開關4即自動控制相關交流接觸器切斷電源。升降腳手架作業一旦開始，控制主機的可編程控制器便通過設定的程序運算方 法，實時分析對比設備現狀與許用值的差異，及時判斷和記錄正常、異常、危險三種狀態。當 出現異常，控制面板、控制顯示屏皆有示警燈光、文字等信息提示；當發展成危險狀態時，除 示警燈光、文字等信息提示故障位置外，系統將立刻自動切斷電源，蜂鳴器報警，緊急停止 升降腳手架所有的電機工作。本例的控制主機的可編程序控制器有聯機接口，可與普通計算機(PC)相接，相接 的計算機輸入設施可對可編程序控制器的存儲數據輸入或修改，計算機的屏幕或所接外 設，可顯示或輸出可編程序控制器檢測分析的結果。[0042]如圖1所示，控制主機和現場的強、弱電控制櫃接有操作平臺。操作平臺面板如圖 5所示，其上有總電源開關，控制所有電機的整體上升和整體下降按鍵，緊急停車按鈕。還有 各吊點的故障指示燈，各吊點的限位報警指示燈以及與各吊點起重電機的對應的單機上升 和下降手動按鍵。通過各起重電機的手動按鍵，可手動控制某臺起重電機點動，對吊鉤高度 進行微調。圖6為控制主機所連接的計算機屏幕操作界面，具有各吊點電機工作狀態實時 圖像、數據的顯示，還有與操作平臺相同的操作功能。利用控制主機和現場的操作平臺以及 外接計算機均可及時進行相應操作。通過與可編程序控制器相連接的計算機屏幕可實時觀察本升降腳手架各吊點起 吊情況，對關鍵部位圖像可放大觀察，發現異常情況操作平臺上的緊急停車按鈕，避免事故 發生。系統自動記錄每次故障發生時間和發生時間，可按指令自動生成一段時間內(如 1周內)包括正常運行時間段、故障時間段、故障次數和發生時間、張力超欠值等信息的表 格。上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的 具體個例，本實用新型並非限定於此。凡在本實用新型的公開的範圍之內所做的任何修改、 等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求導軌式附著升降腳手架監控系統，安裝於包括架體結構(1)和附著承重結構的導軌式附著腳手架，包括控制主機及與之連接的強、弱電控制設施，控制主機包括可編程序控制器及與之連接的存儲器、輸入模塊、輸出模塊和聲/光報警裝置，輸出模塊連接強、弱電控制元件及聲/光報警裝置；其特徵在於含有起重張力監控子系統，起重張力監控子系統包括存儲有相關分析比較軟體及鋼索張力許用值、同步誤差允許值、報警值、緊急停機值的控制主機，還有安裝於各吊點起重器(5)的鋼索(6)上的1～40套張力傳感組件(8)，各張力傳感組件的輸出端經信號線與控制主機的輸入模塊相連接；各張力傳感組件(8)包括張力信號採集裝置，電流變送器，放大電路；張力信號採集裝置的輸出接入電流變送器，再接放大電路，放大電路的輸出經信號線接入控制主機的輸入模塊，電源纜線連接電流變送器和放大電路。
2.根據權利要求1所述的導軌式附著腳手架監控系統，其特徵在於所述張力傳感組件(8)的信號採集裝置、電流變送器和放大電路集成一體，並有外殼。
3.根據權利要求1或2所述的導軌式附著腳手架監控系統，其特徵在於還含有同步調節子系統，同步調節子系統包括1 40套安裝於各吊點起重電機減速器 上的旋轉編碼器和各電機的變頻控制器，控制主機為存儲有電機轉速分析比較程序的控制 主機；旋轉編碼器帶有放大器，通過信號線與控制主機的輸入模塊連接，控制主機的輸出模 塊的控制信號線連接起重電機的變頻控制器。
4.根據權利要求1或2所述的導軌式附著腳手架監控系統，其特徵在於還含有輔助監控子系統，該輔助監控子系統包括安裝於架體結構的2 4套攝像頭 (2)，各攝像頭(2)的視頻信號線經多路視頻採集卡接入控制主機的可編程序控制器。
5.根據權利要求4所述的導軌式附著腳手架監控系統，其特徵在於所述攝像頭(2)為角度和位置可調的攝像頭，且攝像頭(2)的支持架、纜線接口均為插 拔式連接。
6.根據權利要求1或2所述的導軌式附著腳手架監控系統，其特徵在於還含有輔助監控子系統，該輔助監控子系統有4 8套行程保護裝置，安裝於吊點的導 軌上，每套行程保護裝置包括分別安裝於導軌的上極限位置和下極限位置的上、下行程保 護開關(4)，上、下行程保護開關(4)連接系統電源的總交流接觸器。
7.根據權利要求1或2所述的導軌式附著腳手架監控系統，其特徵在於所述控制主機的可編程序控制器還設有聯機接口。
8.根據權利要求1或2所述的導軌式附著升降腳手架監控系統，其特徵在於所述控制主機和/或現場強、弱電控制設施接有操作平臺，其上有總電源開關，控制所 有電機的整體上升和整體下降按鍵，緊急停車按鈕；還有與各吊點起重電機的對應的單機 上升和下降手動按鍵。
9.根據權利要求8所述的導軌式附著升降腳手架監控系統，其特徵在於所述控制主機和/或現場強、弱電控制設施的操作平臺上還有各吊點的故障指示燈和 限位報警指示燈。
專利摘要本實用新型為導軌式附著升降腳手架監控系統，控制主機包括PLC及存儲器、輸入輸出模塊和聲/光報警裝置。起重張力監控子系統控制主機的分析比較軟體，鋼索張力許用值、報警值等，裝於各吊點鋼索多套張力傳感組件為集成的應變片，電流變送器，放大電路。其輸出信號接入控制主機。控制主機分析比較各吊點的張力信號，超出報警值即報警停機。同步調節子系統有多套安裝於各電機的旋轉編碼器和變頻控制器，控制主機按轉速信號控制變頻控制器調節各電機轉速，確保各吊點同步升降。多套攝像頭可遠程實時觀察起吊情況。導軌上的行程保護裝置實現無人安全控制。控制主機接計算機可對系統數據輸入輸出。本系統同時對多點實時監測，處理及時準確。
文檔編號G05B19/048GK201689315SQ20102019686
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者唐焱, 宋兆沛, 王文翰, 陳金龍 申請人:桂林電子科技大學