[发明专利]一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测系统及方法

权利要求书

1.一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测系统，其特征在于，包括若干监测节点、网关节点、连接到互联网的主机；

其中一个网关节点对应若干监测节点，分别连接，网关节点同时连接到主机；

所述监测节点包括若干传感器、第一控制器、第一通讯模块、电源模块，所述电源模块为本节点所有设备提供电力，所述第一控制器分别连接传感器和第一通讯模块；

所述网关节点包括第二通讯模块、第二控制器、第三通讯模块、电源模块，所述电源模块为本节点所有设备提供电力，所述第二控制器分别连接第二通讯模块和第三通讯模块；

所述主机与所有网关节点相连。

2.根据权利要求1所述的一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测系统，其特征在于，所述传感器包括加速度传感器与激光位移传感器。

3.根据权利要求2所述的一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测系统，其特征在于，所述加速度传感器型号为MPU6050，所述第一、第二通讯模块均为型号为APC220-43的433MHZ通讯模块，所述第一、第二控制器均为PIC18F4520单片机，所述第三通讯模块为含有SIM卡的4G通讯模块；

所述主机为连接到互联网的计算机。

4.一种基于权利要求3所述的满堂扣件式钢管脚手架安全监测方法，其特征在于：包括系统初始化、数据采集、数据局部融合、信息全局融合、发出预警。

5.根据权利要求4所述的一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测方法，其特征在于，其中系统初始化包括以下步骤：

步骤1，将所有设备安装到位并进行连接，传感器将数据依次传输给第一控制器、第一通讯模块、第二通讯模块、第二控制器、第三通讯模块、主机；

步骤2，主机对各个传感器的数据维持一段时间的记录，采集足够计算方差的样本，计算每个传感器输出量的方差，并求出每个传感器输出量的平均值；

步骤3，(以下不再采集方差，方差为定值)步骤2中平均值存储在第一控制器中，系统在运行中，第一控制器接到传感器的每一个数据，减去对应平均值后再发送给主机。

6.根据权利要求4所述的一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测方法，其特征在于，其中数据采集具体为：

主机从各网关节点收到数据，按传感器数据类型归类，分别是加速度、水平位移、垂直位移三类，其中加速度为Z轴冲击加速度。

7.根据权利要求4所述的一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测方法，其特征在于，其中数据局部融合具体为：

针对每一类传感器数据X，根据每个数据的自身方差σ，计算出一个方差最小的加权平均值：

其中加权因子W_i：

最终得到每类传感器数据的加权平均值，作为局部融合结果。

8.根据权利要求4所述的一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测方法，其特征在于，其中信息全局融合具体为：

根据历史数据统计结果，对每一类局部融合结果作出安全态势评估，安全态势分为H1-H4以及不确定θ等级，其中H1最危险，H4最不危险；

对于每一个融合结果，评价其处于H1-H4以及态势不确定的概率分配m，对三类传感器，加速度、水平位移、垂直位移有m1、m2、m3三个概率分配；

计算加速度与水平位移的冲突因子K1：

计算联合加速度与水平位移的联合态势估计m₁₂：

计算上述联合态势估计与垂直位移的冲突因子K2：

计算联合态势估计m₁₂₃：

根据m123中最大的H值，主机进行相应的预警：当危险等级为H1时，发出一级预警，施工人员立即撤离，当危险等级为H2时，发出二级预警，施工人员应停止施工，当危险等级为H3时，发出三级预警，施工人员应对满堂扣件式钢管脚手架进行整改，当危险等级为H4时，正常施工。

9.根据权利要求4所述的一种满堂扣件式钢管脚手架安全监测方法，其特征在于：主机将所有接收到的数据显示在显示器上，实时刷新。