一种绿色建筑施工监测设备

技术领域

本发明涉及施工监测技术领域，具体为一种绿色建筑施工监测设备。

背景技术

绿色建筑是指在其全寿命期内，节约资源、保护环境、减少污染、为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。

外通风式双层幕墙结构作为绿色建筑结构中的典型代表，通过对双层幕墙的进风口和出风口进行合理设置，能够利用烟囱效应，合理地组织气流，使建筑在不使用外部能源的情况下，与自然界形成通风交换条件，进而降低建筑物内部的温度。对于这种幕墙结构而言，进风口与出风口的高度差越大，则烟囱效应越明显，这意味着建筑物的通风效果越好，于是，考虑到节能，高层建筑中往往更愿意采用双层幕墙，但是，着也将意味着幕墙结构的施工需要进行高危的高空作业。

现今，幕墙的高空施工安装过程通常需要两组工人配合进行，两组工人分别在建筑物内部、外部进行工作，而在建筑物外部进行工作的工人，则需要处于高空吊篮内进行工作。

现有的高空吊篮通常只通过两根工作钢丝绳悬吊在高空上，而这两根工作钢丝绳在使用过程中受到磨损、锈蚀等多种因素的综合影响，可能会产生断丝，进而造成钢丝绳存在局部的应力集中，使得工作钢丝绳在牵拉吊篮的过程中被拉断的风险大大提高。因此，在施工现场的安全规章中，对于工作钢丝绳，要求定期进行人工检查。然而，钢丝绳断丝情况刚开始时通常仅有单根钢丝发生拉断，破损处微小，不易察觉，以8.3mm的钢丝绳为例，单根钢丝的直径仅有1mm左右，在发生单根钢丝断丝的情况时，肉眼观察的难度较大，再加之人工检查的偶然性强，当工人一旦出现注意力不集中的情况，上述微小缺损就容易被错过。

为此，提出一种绿色建筑施工监测设备，在高空吊篮的工作过程中对工作钢丝绳进行监测，当工作钢丝绳在吊篮的工作过程中发生了断丝现象时，该设备提示工作人员更换工作钢丝绳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色建筑施工监测设备，当工作钢丝绳出现了断丝时，通过本发明拂过钢丝绳表面时，使毛刺对检测滑套的产生了阻力，并最终作用在压电片上，压电片由此发出一个电信号，经过单片机的控制作用，吊篮停止运动，并向工人报警，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种绿色建筑施工监测设备，包括：

外壳，所述外壳内开设有安装仓，所述外壳上开设有用于安装工作钢丝绳的通孔，且通孔与安装仓连通，所述安装仓内在竖直方向上安装有两个与工作钢丝绳、安装仓均相互配合的检测滑套，两个所述检测滑套之间设置有压电片，所述压电片与高空吊篮电性连接。

所述检测滑套的通孔周边安装有凸台，所述凸台为环形且与工作钢丝绳相互配合。

所述凸台的外围开设有凹槽。

所述凹槽自顶至底逐渐收窄。

当本发明使用时，需要先对每一根工作钢丝绳，均配备一个本发明设备。其基本原理如下：

基于此技术方案，从外壳上的通孔穿设到外壳内，同时，在此过程中使工作钢丝绳穿设到两个检测滑套内，这个时候，检测滑套上的凸台恰好轻搭在工作钢丝绳的外表面上，然后再将本发明固定到吊篮上，于是，当吊篮爬升或下降时，凸台也能够连续的拂过工作钢丝绳的表面。若是钢丝绳没有发生断丝现象，则凸台能够顺利的拂过钢丝绳的表面；而若是钢丝绳出现了断丝，则发生断丝的那一根钢丝，在断点处的拉应力消失，于是该处的钢丝端头向回收缩变形，翘出钢丝绳的表面，形成毛刺，此时，当本发明拂过钢丝绳表面的时候，凸台将插入该毛刺与钢丝绳本体之间的缝隙之间，即是说，毛刺对检测滑套的滑动产生了阻力，又因为本发明固定在吊篮上，于是，毛刺对检测滑套的阻力将传递到压电片上，压电片由此发出一个电信号，经过单片机的控制作用，吊篮上的电机停止工作，于是吊篮停止。在此基础上，可对于安装与两根工作钢丝绳上的两个本发明设备，均分别相应的配备指示灯，如此，即可使某一个压电片被触发时，其对应的指示灯亮起，进而向工人报警，并示意发生断丝的钢丝绳的具体所在。

在本技术方案中，在理想状态下，即使不在检测滑套上设置凸台，毛刺也应当可以通过直接挤压检测滑套的上表面而触发压电片，进而使本发明发挥作用，因此，有必要强调设置凸台的作用，以凸显其设置的意义。

具体而言，凸台使得钢丝绳上因断丝而产生的毛刺能够更容易地被本发明设备检测到，其原因在于，毛刺虽然会因为自身弹力的作用而发生形变，进而与钢丝绳之间形成缝隙，但是，由于钢丝的刚度大，使得钢丝的形变量有限，具体表现即为，钢丝绳上因断丝而产生的毛刺，其向外翘曲的程度是十分有限的，这意味着，如果毛刺向外翘曲的程度微小，则毛刺可能直接在挤压力的作用下，直接挤入检测滑套与钢丝绳之间的配合间隙内，而无法对检测滑套产生直接的、竖直方向上的挤压，转而变成了通过毛刺与检测滑套之间的摩擦力来对检测滑套施加竖直方向的力，进而可能使得毛刺对检测滑套无法产生足够的、竖直方向上的阻力来触发压电片。显然，此时本发明无法正常发挥作用。于是设置了凸台，使凸台能够插入毛刺与钢丝绳之间的缝隙中，如此，避免了毛刺在翘曲程度微小的情况下，直接挤入检测滑套与钢丝绳之间的配合间隙内的情况发生，而使得毛刺必须与检测滑套之间产生直接的阻力，保证压电片的触发。

需要补充的是，为了实现这个功能，凸台的横截面应当是三角形的，具体设置方式以形状为直角三角形的凸台横截面为例，使该三角形的一条直角边与工作钢丝绳的轴线方向平行，而凸台本身，为保证其能顺利插入上述缝隙之中，其横截面三角形的上顶点处所对应的角度应当尽可能小，再结合其材料的强度进行考虑，可对凸台采用金属材料，使凸台的强度具有一定的保证，由此，凸台上顶点对应的角度则能够采用较小的角度。

再者，通过设置凸台，还可以减少因检测滑套的内侧壁面与工作钢丝绳之间的摩擦而引起的检测滑套的磨损，提高设备的使用寿命，其原因在于，检测毛刺的工作被集中在了检测滑套上的凸台上，而使得配合间隙仅在凸台与钢丝绳之间要求严格，因此，检测滑套与工作钢丝绳之间的配合间隙可以适当采用较大的间隙，减少磨损。诚然，如此做法将导致磨损情况主要集中发生在凸台上，而综上所述，凸台的磨损又与本发明的工作效果直接相关，因此需要保证凸台具有一定的耐磨性。基于此考量，凸台更应当采用金属材料，并对其进行适当的热处理以使其具有良好的耐磨性能，也可采用镀铬、冷作硬化等方法，更优选的，考虑到凸台作为易磨损件，还可以将凸台与检测滑套做分体式设计，即是说，凸台与检测滑套之间的连接是可拆卸，如此一来，当凸台受磨损失效，而检测滑套尚可正常使用时，可通过仅更换凸台的方式来简化本发明设备的维修成本。

进一步的，通过设置凹槽，当凸台插入毛刺与钢丝绳之间的缝隙时，毛刺也将沿着凸台的外侧壁而向下插入凹槽中，此时，由于毛刺的端部陷入凹槽中，于是，当毛刺与检测滑套产生直接对抗，即毛刺因抵住检测滑套而对检测滑套产生阻力时，毛刺即使发生弯折变形，也将因为其端部陷于凹槽之中，而使发生了断丝的钢丝，无法在检测滑套的挤压力作用下最终变为翻折状态。

之所以要防止断丝的钢丝变为翻折状态，是因为，基于前文描述，检测滑套与工作钢丝绳之间的配合间隙，由于设置了凸台而可采用较大的间隙，那么，在此种情况下，翻折状态的钢丝，就可能在受挤压力的作用下，被强行挤入检测滑套与钢丝绳之间的配合间隙内，而无法对检测滑套产生直接的、竖直方向上的挤压，进而可能使得毛刺对检测滑套无法产生足够的、竖直方向上的阻力来触发压电片，进而影响本发明的工作效果。

更进一步的，凹槽的形状设计为自顶至底逐渐收窄的形状，例如，取凹槽的横截面形状为倒三角形。如此设置，则发生断丝的钢丝的端部，即毛刺，在插入凹槽内时，随着插入深度的增大，而获得越来越大的、来自凹槽侧壁面的挤压力，保证毛刺被紧紧地夹在凹槽内不至于脱离，确保该根发生了断丝的钢丝，无法在检测滑套的挤压力作用下最终变为翻折状态。

作为本发明的一种优选方案，所述外壳顶端和底端的通孔外围均设置有用于抱持工作钢丝绳的滑轮组，所述滑轮组包括两个相对于通孔对称布置的滑轮。

两个所述检测滑套之间设置有两个与工作钢丝绳相互配合的支撑环，两个所述支撑环的内径大于检测滑套的内径，且两个支撑环相对于水平平面对称安装，所述压电片固定安装在其中一个支撑环上。

两个所述支撑环之间安装有多个弹簧。

所述安装仓为纺锤形，且多个弹簧均保持被压缩状态。

基于此方案，当工作钢丝绳穿设到本发明内部时，每个滑轮组分别抱持住工作钢丝绳，而通过两个滑轮组的共同作用，限制了工作钢丝绳位于本发明设备内部的部分，与本发明设备的相对位置，即是说，确保了工作钢丝绳与检测滑套、凸台之间的间隙具有稳定的宽度，避免检测滑套和凸台受到来自工作钢丝绳的过度磨损。磨损具体原因在于，由于工作钢丝绳在吊篮的工作过程中，始终需要悬设在高空中，受到高空中的风的吹拂，容易产生晃动，轻微的晃动不会对吊篮本身产生严重影响，然而，却会导致工作钢丝绳对凸台产生局部的集中挤压力，进而导致凸台在受挤压部分，所受到的磨损大于其余部分，最终导致本发明的使用寿命缩短。而通过设置两个滑轮组，则可避免这个情况发生。为了保证滑轮组的限位效果，所使用的滑轮，其轮面应内凹并与钢丝绳的外表面配合。

值得说明的是，压电片在本发明中用作传感器使用时，承受外部载荷小，使用寿命较长，无需经常更换，而检测滑套作为受磨损的构件，维修更换的频率显然要高于压电片，于是，通过设置支撑环，并将压电片安装在支撑环上，可以使得本发明设备在检修过程中，可以在不拆卸压电片的情况下，对检测滑套进行维修更换，避免对压电片进行无意义的拆装，简化本发明的维护过程。

进一步的，通过在两个支撑环之间安装多个弹簧，使得两个支撑环受到弹簧的支撑力，而弹簧的支撑力能够在本发明未检测到工作钢丝绳发生断丝现象时，保持两个支撑环处于分离状态，进而使得压电片在此时不受到外部的挤压力，并且弹簧还能对吊篮在工作过程中产生的振动起到缓冲作用，避免由于机械振动而导致压电片被误触发。在此方案的基础之上，由于压电片在本发明未检测到工作钢丝绳发生断丝现象时，始终不承受外部的挤压力，极大的优化了压电片的受力情况，这意味着，可以采用高灵敏度的压电片，来提高本发明的工作灵敏度，有利于保证本发明的工作效果。

值得补充的是，弹簧还能够起到保证检测滑套位置，使检测滑套不在本发明工作过程中发生偏移的作用，具体方法为，将安装仓设置为竖直方向上的纺锤形，并使多个弹簧均处于被压缩的状态。如此一来，弹簧的弹力通过两个支撑环传递到两个检测滑套上，将两个检测滑套压紧在安装仓的侧壁面上，又因为检测滑套与安装仓的纺锤形状相互配合，于是，安装仓限制了检测滑套在水平方向上的位置偏移，这意味着，检测滑套的中心轴与外壳上的通孔的中心轴重合，且在弹簧的作用下保持位置不变，由此保证了检测滑套不会在本发明工作过程中发生位置偏移，避免由于检测滑套发生位置偏移而导致凸台局部受到过度磨损。

作为本发明的一种优选方案，所述检测滑套的上安装有用于清刷工作钢丝绳的毛刷。所述毛刷安装在凸台顶端内侧，且其刷毛方向指向远离压电片的方向。

通过设置毛刷，可避免附着于钢丝绳上的细小砂粒卡入凸台与钢丝绳之间的间隙之间，进而避免由于砂粒而导致的凸台磨损，延长凸台的使用寿命。另外，通过对刷毛取较大的硬度，并取其长度较短，还可以使毛刷对钢丝绳上附着的各种杂质进行清理，保持钢丝绳的清洁。再者，毛刷的刷毛方向应当指向远离压电片的方向，如此一来，受到毛刷扫除而掉落的杂质将能够顺着刷毛向下掉落，而不会聚积在刷毛处，并且，对于从钢丝绳上流淌下的液体，如雨水等，也将受到刷毛的阻挡而向远离凸台与钢丝绳之间间隙的方向流去，进而减少甚至完全阻止液体侵入到压电片周边空间，使得压电片能够获得较干燥的工作环境，在一定程度上保证压电片的正常工作。

综上所述，本发明的有益效果为：

1、当工作钢丝绳出现了断丝时，钢丝绳上形成毛刺，此时，当本发明拂过钢丝绳表面时，毛刺对检测滑套的滑动产生了阻力，并最终作用在压电片上，压电片由此发出一个电信号，经过单片机的控制作用，吊篮停止运动，并向工人报警。

2、通过设置凸台，使凸台能够插入毛刺与钢丝绳之间的缝隙中，如此，使毛刺即使在翘曲程度微小的情况下，也能与检测滑套之间产生直接的阻力，保证压电片的触发。进一步的，通过设置凹槽，当凸台插入毛刺与钢丝绳之间的缝隙时，毛刺也将沿着凸台的外侧壁而向下插入凹槽中，避免已发生断丝的钢丝在检测滑套的挤压力作用下变为翻折状态，保证了压电片的触发。

3、通过设置两个支撑环和多个弹簧，使得压电片在本发明未检测到工作钢丝绳发生断丝现象时，无需承受外部的挤压力，进而可以采用高灵敏度的压电片，来提高本发明的工作灵敏度，有利于保证本发明的工作效果。同时，在通过设置弹簧始终处于被压缩状态，并设置安装仓为纺锤形，保证了检测滑套不会在本发明工作过程中发生位置偏移，避免由于检测滑套发生位置偏移而导致凸台局部受到过度磨损。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为本发明第一种实施例的的平面主视图；

图5为图4中B部分的放大图；

图6为图4中C-C截面的剖视图；

图7为本发明第二种实施例的的平面主视图；

图8为图7中D部分的放大图。

图中：1、外壳；2、滑轮；3、检测滑套；4、支撑环；11、安装仓；31、毛刷；32、凹槽；33、凸台；41、弹簧；42、压电片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图6所示，展示了本发明的第一种具体实施方式，其目的在于，检测本发明监测工作钢丝绳断丝缺陷的工作效果。

作为本发明安装前的准备，需要说明的几点在于：其一，为方便组装，外壳1、两个检测滑套3以及两个支撑环4在制造时均制造为分体式，且都对称分为两部分；其二，外壳1的两部分预先通过金属合页连接，使这两部分能够在被螺纹连接锁死前都可进行自由启闭；其三，外壳1上，预先在通孔周边制造有多个用于安装滑轮2的支座；其四，支撑环4、检测滑套3均为回转体，因此，支撑环4作分体制造所产生的两部分构件完全相同，为方便描述，以下内容中称之为支撑半环，同理，检测滑套3作分体制造所产生的两部分构件，在以下内容中称之为半滑套；其五，检测滑套3整体采用钢铁材料，凸台33与检测滑套3一同制造，凹槽32直接在检测滑套3上进行开设，毛刷31通过胶接刷毛的的方式完成安装；其六，除特别说明外，以下固定连接方式均采用螺纹连接的形式。

当本发明安装时，在外壳1上通过螺栓连接的方式将多个滑轮2分别安装到它们对应的支座上；再取出两个支撑半环，先在其中一个支撑半环上固定安装上三个弹簧41，再在其上固定安装上压电片42，然后，再将另一个支撑半环与三个弹簧41的另一端均固定连接，对另外两个支撑半环亦采用此种操作；之后，取出两个半滑套，并将两个半滑套，相对于垂直于外壳1上通孔轴线的平面对称活动安装到安装仓11内；再将已通过三个弹簧41实现连接的两个支撑半环活动安装到两个半滑套之间的安装仓11内，此时，上述三个弹簧41被压缩；随后，将上述装配完成的装配体安装到钢丝绳上，使得钢丝绳被放置到两个滑轮2之上，并保持绷直状态，此时，将两个半滑套分别对应固定安装到位于安装仓11内的两个半滑套上，再将两个支撑半环也分别固定安装到对应的支撑半环上；最后，合上外壳1的另一部分，并将外壳1的两部分固定连接，至此，完成了本发明的安装。

当本发明工作时，准备十根直径为8.3mm的钢丝绳，将这些钢丝绳均使用脚手架自上而下悬挂并绷直，在每根钢丝绳的实验长度段内，使用手磨机磨削一处，使该处的钢丝绳出现单根断丝，然后，对于每一根钢丝绳，使用本发明自下而上沿钢丝绳移动，采用以伺服电机驱动的电动滑轨带动本发明自动移动，于是压电片42与伺服电机通过单片机进行电性连接，且本发明在电动滑轨的带动下，移动速度为18m/min。

在对十根钢丝绳分别进行实验时，当本发明沿钢丝绳未破损部分移动时，滑动均未受到阻碍，且未出现由于钢丝绳摩擦内部构件而产生的刮擦声；而当本发明经过断丝缺陷处时，伺服电机均自动停止工作，即电动滑轨不再继续爬升。

对每一个伺服电机自动停止工作的实验组，打开本发明内部进行观察，凸台33均插入断丝处的毛刺与钢丝绳之间的间隙内，且毛刺的端部沿着凸台33的外侧壁向下插入凹槽32中，毛刺均呈现向下的弯曲形状，而支撑环4则克服了弹簧41的弹力而向对应一侧发生了倾斜，挤压到压电片42，于是触发伺服电机停机。

通过实验可知，本发明能够对发生在钢丝绳上的断丝现象进行监测。

如图1至图3、图7以及图8所示，展示了本发明的第二种具体实施方式，其目的在于，更换凸台33。与本发明的第一种具体实施方式相比，本实施例的不同之处在于，为便于更换，凸台33与检测滑套3之间采用可拆卸连接，具体连接方式为，采用螺纹连接，而为了提高凸台33的耐用性，将凸台33采用钢材制造，并对其进行表面淬火操作，而得益于凸台33的钢质材料，其强度具有一定保证，因此可在凸台33内侧壁上开设用于安装毛刷31的安装槽，而仍能保证凸台33具有足够的强度，然后，毛刷31预先通过过盈连接的方式安装到这个安装槽内。此时的凹槽32与凸台33制作在同一钢质材料上，即是说，凹槽32与凸台33集中在同一构件上。

当更换凸台33时，松开用于连接外壳1两部分的螺丝，然后打开外壳1，旋转检测滑套3，使用于连接检测滑套3与凸台33的螺丝暴露在能够被螺丝批触及的、外壳1的外部，然后松开该螺丝，接着继续旋转检测滑套3，重复执行以上操作，直到将所有用于连接检测滑套3与凸台33的螺丝全部被拆除，此后，将凸台33从检测滑套3上，通过检测滑套3与外壳1之间的间隙处，拆卸下来，至此完成对凸台33的拆卸。

接着，倒序执行以上拆卸操作，即可将新的凸台33安装到本发明设备上，至此，完成本发明中凸台33的更换。