[发明专利]表面安装的监视系统

说明书

关联申请的交叉引用

本申请要求2010年4月22日提交的题为“表面安装的监视系统(SurfaceMounted Monitoring System)”的美国临时申请61/327,013的优先权，该申请通过援引包含于此。

2004年12月21日颁证的题为“负载元件(Load Cell)”的美国专利6,832,528也援引包含于此。

背景技术

本说明书涉及结构工程领域，更具体地涉及表面安装的负载监视系统。

诸如屋顶的结构性构件可能经受由于作用在外表面上的外力(例如降雪或降雨)引起的负载。负载积累可能预示着其他问题，例如冰坝形成或其他积累。充分的负载积累可能使结构灾难性地损坏，由此危及居住者。

附图简述

图1是表面安装的监视系统的示例性实施例的方框图。

图2是经历负载状态的结构的视图。

图3A-3D是可能受到过度负载的屋顶类型的图。

图4示出力换能器的示例性布置。

图5示出传感器阵列中的多个力换能器的示例性布置。

发明内容

披露了一种表面安装的监视系统，该表面安装的监视系统有益于检测表面上普通负载和过度负载两者的存在，并提供实时或近实时趋势数据。该系统包括设置在诸如屋顶的结构性构件的外表面上的力换能器阵列。在示例性实施例中，可将换能器设置在内表面上，例如嵌入到隔热结构中。力换能器检测作用在表面上的负载力的大小。数据分析模块(DAM)可将力读数记录在循环存储缓冲器中，以使在灾难性崩塌的情况下恢复最近的数据。DAM也可与监视设备通信，该监视设备可向用户显示实时负载数据并执行其他分析。

具体实施方式

说明书涉及表面安装的质量测量系统。本公开的表面安装的质量测量系统例如可包括用于测量结构性屋顶负载的表面安装的监视系统。当受到由于任何原因(包括风、雨、雪及其他)的屋顶负载变化时，力换能器产生信号，该信号以无线方式或经由线路传输至用于分析和计算屋顶上的负载并计算当前负载与可接受的设计负载的比例的设备。计算设备可包括用于设置可接受的负载水平的图形用户界面。计算设备可在本地将结果显示在监视器上，存储结果电子文件，或使用任何形式的电子数据通信(包括电话线、电缆、互联网或无线)传输远程监视位置的结果。如果计算出高于可接受值的负载，则经计算的信号可触发报警和警告系统。当设置在排水口上或附近时，也可使用负载指示器来辨认和警示屋顶或结构上的排水口堵塞。

现在将更具体地参照附图对表面安装的监视系统进行描述。在整个说明书中，肯定：因此附图可用连字符形式表示。在使用连字符的情形下，非连字符形式将整体上表示对象的一个类，而连字符形式将表示对象的各个种属或范例。例如，小配件整体上被表示为“小配件110”，而单个小配件被称为“小配件110-1”。

本公开内容讨论按照示例性实施例的表面安装的监视系统，其中该监视系统是屋顶监视系统。但本领域内技术人员均将理解本公开的系统可适用于多种其他目的。

图1是表面安装的监视系统的示例性实施例的方框图。例如屋顶或其他类似结构的结构性构件102包括外表面112。大小可变的外力104作用在外表面112上，这可能造成结构性构件102上的应力。大小可变的外力104可以是环境因素的结果。例如，风以及雪、水或碎屑的积聚可导致屋顶上的负载。该负载可表现为垂直作用于结构性构件102的多个输入力。

如果外力104的大小变得太大，则屋顶102可能丧失整体性并崩塌。传感器阵列110——其可包括排列成栅格的多个力换能器——被安装在外表面112上。传感器阵列110可由业内已知的多个传感器构造成。例如，可使用压电器件、应变仪、压阻器件、压力开关或自重置传感器。在另一示例性实施例中，可使用美国专利6,832,528中描述的负载元件。