用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及適用于建筑物的物聯網系統。用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，包括一物聯網系統，物聯網系統包括一用于信息采集的感知層、一用于信息傳輸的的網絡層、一用于信息處理和決策的應用層，感知層通過網絡層連接應用層，感知層還包括一激光對射系統，激光對射系統包括一激光發射器、一激光接收器，激光發射器、激光接收器分別位于古建筑梁的兩端部；激光發射器朝向激光接收器。一旦古建筑的梁發生變形，激光發射器發出的光會偏離激光接收器的光敏元件的感光面或者直接被阻斷或照射不到感光面，激光對射系統根據感光面的激光移動情況以及激光有無情況，確定古建筑梁的變形情況。
【專利說明】用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及物聯網系統，具體涉及適用于建筑物的物聯網系統。
【背景技術】
[0002]文物古建筑保護的一個重要目的就是其所蘊含的優秀歷史文化價值的傳播和利用，具有文件傳承和教育的作用。文物古建筑的歷史文化價值保護不僅要了解保護對象的價值，更要明確保護對象的殘損狀況，因此獲取殘損現狀信息，并予以實時監測、評價將是科學有效的開展保護研究和進行維護、修繕的基礎和前提保障。此外文物古建筑維護的經費主要用于建筑的修繕和加固，由于缺乏預防性維護的投入，造成“出現大病后花大錢治”的現狀，因此實時監測建筑的狀態顯得尤為必要。
[0003]當建筑中梁發生變形時，其安全性將不能滿足要求，可能會導致屋面的瓦塊發生滑動，甚至出現高空墜落現象，導致安全事故。因此，在文物古建筑中，對古建筑梁的變形進行實時監測，可及時發現和解決存在的問題和安全隱患。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于，提供一種用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，以解決上述問題。
[0005]本實用新型所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0006]用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，包括一物聯網系統，所述物聯網系統包括一用于信息米集的感知層、一用于信息傳輸的的網絡層、一用于信息處理和決策的應用層，所述感知層通過所述網絡層連接所述應用層，其特征在于，所述感知層還包括一激光對射系統，所述激光對射系統包括一激光發射器、一激光接收器，所述激光發射器、所述激光接收器分別位于古建筑梁的兩端部；
[0007]所述激光發射器朝向所述激光接收器。在梁未發生變形時，所述激光發射器發出的激光正好照射到激光接收器的光敏元件感光面上。一旦古建筑的梁發生變形，激光發射器發出的光會偏離所述激光接收器的光敏元件的感光面或者直接被阻斷或照射不到感光面，激光對射系統根據感光面的激光移動情況以及激光有無情況，確定古建筑梁的變形情況。
[0008]所述信號處理模塊還可以連接至少一個應變式傳感器。應變式傳感器是基于測量物體受力變形所產生的應變的一種傳感器。信號處理模塊可以根據應變式傳感器所采集到的數據作為判斷古建筑變形情況的參數。所述應變式傳感器可以是絲式電阻應變片或箔式電阻應變片。
[0009]所述應變式傳感器位于古建筑的結構件交叉處，所述結構件交叉處是指梁、柱、檁條中任意兩個的連接處。為了在減少對古建筑的破壞的前提下，全方位檢測各測量點處的信息，作為一種優選方案，每個用于測量的結構件交叉處均設有兩個應變式傳感器，一個測量方向為水平方向，一個測量方向為豎直方向。[0010]所述應變式傳感器包括敏感柵、基底、引線、蓋片，敏感柵由直徑為0.01-0.05mm、高電阻系數的細絲彎曲而成。所述應變式傳感器的外殼固定在梁、柱、檁條中的任意一個上，所述敏感柵抵住或插入梁、柱、檁條中的另一個。該種安裝方式，便于安裝和拆卸，而且對古建筑的整體形貌破壞較小。
[0011]為了提高激光對射系統的監測準確度，所述激光發射器的激光射出窗口、所述激光接收器的光敏元件感光面距離所述梁表面的距離最好小于0.5厘米。
[0012]作為一種優選方案,所述激光發射器與所述激光接收器固定在古建筑梁同一軸線上。當激光光束的中心距離所述光敏元件感光面的中心不超過0.2毫米時，物聯網系統認為梁未發生變形；當激光光束的中心距離所述光敏元件感光面的中心為0.2毫米到0.4毫米時，物聯網系統認為梁發生微小變形；當激光光束的中心距離所述光敏元件感光面的中心超過0.4毫米后，物聯網系統認為梁向安裝有激光發射器的一側發生彎曲變形，需要維護；當光敏元件的感光面接收不到激光時，物聯網系統認為梁存在向遠離安裝激光發射器的一側發生彎曲變形，需要維護。
[0013]激光照射到所述光敏元件感光面時，會在光敏元件感光面上形成一激光照射面，所述激光光束的中心可以是所述激光照射面的幾何中心。也可以根據激光照射面的形狀，根據激光照射面的弧度，計算激光照射面的球新，已激光照射面的球心作為激光光束的中心。還可以調整激光發射器發射出的激光光束的粗細，使激光發射器發射出的激光較細，以較小的激光在光敏元件感光面上形成的激光照射面作為激光光束的中心。
[0014]所述激光接收器的光敏元件的前方最好設有一感光罩，所述感光罩是一使照射到感光罩的激光反射或折射到所述光敏元件的感光面的罩體，所述罩體的面積大于所述光敏元件的感光面的面積。
[0015]作為一種優選方案，所述激光對射系統還包括一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接一信號存儲模塊，所述信號處理模塊還連接一射頻信號處理模塊；
[0016]所述激光對射系統還包括一與所述射頻信號處理模塊配套的讀寫器；
[0017]所述射頻信號處理模塊將信號處理模塊得出的數據處理成讀寫器可識別的數據并向讀寫器發射；
[0018]所述讀寫器設有一用于接入網絡層的WIFI通信模塊、GPRS通信模塊或3G通信模塊。激光對射系統借助讀寫器將檢測到的數據送入網絡層。采用射頻卡技術后，本實用新型具有非接觸識讀、抗惡劣環境、保密性強、準確性和安全性高的特點。
[0019]作為另一種優選方案，所述激光對射系統還包括一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接一信號存儲模塊，所述信號處理模塊還連接一用于接入網絡層的WIFI通信模塊、GPRS通信模塊或3G通信模塊。激光對射系統直接將檢測到的數據送入網絡層。
[0020]所述網絡層是一利用WIFI網絡實現信息傳輸的網絡或利用GPRS網絡實現信息傳輸的網絡或利用3G網絡實現信息傳輸的網絡。
[0021]所述應用層包括一云服務平臺，所述云服務平臺包括一處理器系統，所述處理器系統連接一顯示器，所述處理器系統還連接一平臺用無線通信模塊，所述處理器系統中設有自動報警軟件，所述自動報警軟件使得云服務平臺可以向指定的終端發送報警信號。所述指定的終端可以是平板電腦、電話、智能手機等與云服務平臺建立有通信協議的設備?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的電路框圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本實用新型。
[0024]參照圖1，用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，包括一物聯網系統，物聯網系統包括一用于信息米集的感知層、一用于信息傳輸的的網絡層、一用于信息處理和決策的應用層，感知層通過網絡層連接應用層，感知層還包括一激光對射系統，激光對射系統包括一激光發射器、一激光接收器，激光發射器、激光接收器分別位于古建筑梁的兩端部；激光發射器朝向激光接收器。在梁未發生變形時，激光發射器發出的激光正好照射到激光接收器的光敏元件感光面上。一旦古建筑的梁發生變形，激光發射器發出的光會偏離激光接收器的光敏元件的感光面或者直接被阻斷或照射不到感光面，激光對射系統根據感光面的激光移動情況以及激光有無情況，確定古建筑梁的變形情況。
[0025]為了提高激光對射系統的監測準確度，激光發射器的激光射出窗口、激光接收器的光敏元件感光面距離梁表面的距離最好小于0.5厘米。
[0026]作為一種優選方案，激光發射器與激光接收器固定在古建筑梁同一軸線上。當激光光束的中心距離光敏元件感光面的中心不超過0.2毫米時，物聯網系統認為梁未發生變形；當激光光束的中心距離光敏元件感光面的中心為0.2毫米到0.4毫米時，物聯網系統認為梁發生微小變形；當激光光束的中心距離光敏元件感光面的中心超過0.4毫米后，物聯網系統認為梁向安裝有激光發射器的一側發生彎曲變形，需要維護；當光敏元件的感光面接收不到激光時，物聯網系統認為梁存在向遠離安裝激光發射器的一側發生彎曲變形，需要維護。
[0027]激光照射到光敏元件感光面時，會在光敏元件感光面上形成一激光照射面，激光光束的中心可以是激光照射面的幾何中心。也可以根據激光照射面的形狀，根據激光照射面的弧度，計算激光照射面的球新，已激光照射面的球心作為激光光束的中心。還可以調整激光發射器發射出的激光光束的粗細，使激光發射器發射出的激光較細，以較小的激光在光敏元件感光面上形成的激光照射面作為激光光束的中心。
[0028]激光接收器的光敏元件的前方最好設有一感光罩，感光罩是一使照射到感光罩的激光反射或折射到光敏元件的感光面的罩體，罩體的面積大于光敏元件的感光面的面積。
[0029]作為一種優選方案，激光對射系統還包括一信號處理模塊，信號處理模塊連接一信號存儲模塊，信號處理模塊還連接一射頻信號處理模塊；
[0030]激光對射系統還包括一與射頻信號處理模塊配套的讀寫器；
[0031]射頻信號處理模塊將信號處理模塊得出的數據處理成讀寫器可識別的數據并向讀寫器發射；讀寫器設有一用于接入網絡層的WIFI通信模塊、GPRS通信模塊或3G通信模塊。激光對射系統借助讀寫器將檢測到的數據送入網絡層。采用射頻卡技術后，本實用新型具有非接觸識讀、抗惡劣環境、保密性強、準確性和安全性高的特點。
[0032]作為另一種優選方案，激光對射系統還包括一信號處理模塊，信號處理模塊連接一信號存儲模塊，信號處理模塊還連接一用于接入網絡層的WIFI通信模塊、GPRS通信模塊或3G通信模塊。激光對射系統直接將檢測到的數據送入網絡層。
[0033]網絡層是一利用WIFI網絡實現信息傳輸的網絡或利用GPRS網絡實現信息傳輸的網絡或利用3G網絡實現信息傳輸的網絡。
[0034]應用層包括一云服務平臺，云服務平臺包括一處理器系統，處理器系統連接一顯示器，處理器系統還連接一平臺用無線通信模塊，處理器系統中設有自動報警軟件，自動報警軟件使得云服務平臺可以向指定的終端發送報警信號。指定的終端可以是平板電腦、電話、智能手機等與云服務平臺建立有通信協議的設備。
[0035]信號處理模塊還可以連接至少一個應變式傳感器。應變式傳感器是基于測量物體受力變形所產生的應變的一種傳感器。信號處理模塊可以根據應變式傳感器所采集到的數據作為判斷古建筑變形情況的參數。應變式傳感器可以是絲式電阻應變片或箔式電阻應變片。
[0036]應變式傳感器位于古建筑的結構件交叉處，結構件交叉處是指梁、柱、檁條中任意兩個的連接處。為了在減少對古建筑的破壞的前提下，全方位檢測各測量點處的信息，作為一種優選方案，每個用于測量的結構件交叉處均設有兩個應變式傳感器，一個測量方向為水平方向，一個測量方向為豎直方向。
[0037]應變式傳感器包括敏感柵、基底、引線、蓋片，敏感柵由直徑為0.01-0.05mm、高電阻系數的細絲彎曲而成。應變式傳感器的外殼固定在梁、柱、檁條中的任意一個上，敏感柵抵住或插入梁、柱、檁條中的另一個。該種安裝方式，便于安裝和拆卸，而且對古建筑的整體形貌破壞較小。
[0038]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征以及本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，包括一物聯網系統，所述物聯網系統包括一用于信息米集的感知層、一用于信息傳輸的的網絡層、一用于信息處理和決策的應用層，所述感知層通過所述網絡層連接所述應用層，其特征在于，所述感知層還包括一激光對射系統，所述激光對射系統包括一激光發射器、一激光接收器，所述激光發射器、所述激光接收器分別位于古建筑梁的兩端部； 所述激光發射器朝向所述激光接收器。
2.根據權利要求1的用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，其特征在于:所述激光發射器的激光射出窗口、所述激光接收器的光敏元件感光面距離所述梁表面的距離小于0.5厘米。
3.根據權利要求1的用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，其特征在于:所述激光發射器與所述激光接收器固定在古建筑梁同一軸線上。
4.根據權利要求1、2或3的用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，其特征在于:所述激光接收器的光敏元件的前方設有一感光罩，所述感光罩是一使照射到感光罩的激光反射或折射到所述光敏元件的感光面的罩體，所述罩體的面積大于所述光敏元件的感光面的面積。
5.根據權利要求1、2或3的用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，其特征在于:所述激光對射系統還包括一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接一信號存儲模塊，所述信號處理模塊還連接一射頻信號處理模塊； 所述激光對射系統還包括一與所述射頻信號處理模塊配套的讀寫器； 所述射頻信號處理模塊將信號處理模塊得出的數據處理成讀寫器可識別的數據并向讀寫器發射； 所述讀寫器設有一用于接入網絡層的WIFI通信模塊、GPRS通信模塊或3G通信模塊。
6.根據權利要求1、2或3的用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，其特征在于:所述激光對射系統還包括一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接一信號存儲模塊，所述信號處理模塊還連接一用于接入網絡層的WIFI通信模塊、GPRS通信模塊或3G通信模塊。
7.根據權利要求1、2或3的用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，其特征在于:所述網絡層是一利用WIFI網絡實現信息傳輸的網絡或利用GPRS網絡實現信息傳輸的網絡或利用3G網絡實現信息傳輸的網絡。
8.根據權利要求1、2或3的用于監測古建筑梁變形情況的物聯網系統，其特征在于:所述應用層包括一云服務平臺，所述云服務平臺包括一處理器系統，所述處理器系統連接一顯示器，所述處理器系統還連接一平臺用無線通信模塊，所述處理器系統中設有自動報警軟件，所述自動報警軟件使得云服務平臺向指定的終端發送報警信號。
【文檔編號】G01B11/16GK203632703SQ201320755028
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】侯實, 劉超, 周亮, 曹勇, 王亮, 劉文卓 申請人:上海建為建筑修繕工程有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
