CN103542890A - 桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，包括位移传感器、压力传感器、无线信号传输模块、无线路由器、数据采集设备、手持终端，每个顶升千斤顶上安装一个位移传感器和一个压力传感器，所述位移传感器、压力传感器信号通过所述数据采集设备与无线信号传输模块相连接，无线信号传输模块把数据采集设备采集到的位移传感器、压力传感器数字信号发送到所述无线网络中，无线网络将位移传感器、压力传感器的数字信号传输到所述手持终端，并通过手持终端实时显示。本发明测量精度高、稳定可靠、设备便携且操作简单，可广泛应用于桥梁顶升施工中。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁顶升施工中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置。
背景技术
目前国内传统的桥梁顶升施工中千斤顶的顶升距离的测量方法为人工测量，该测量方法落后，测量精度不高，施工效率低，且顶升力无法测量，桥梁上四个支撑千斤顶的顶升力是否均衡无法知道。目前国内常用的自动测量方法多配套于液压同步顶升系统，这些方法往往不够灵活，设备多、不便携，且多为有线连接测量方式，设备连线繁琐，影响施工。例如：中国专利201110453247.5中披露了一种液压同步顶升系统，具有四个主油缸、控制台、可编程控制器、开关电源和八个电磁换向阀等组成，适合用于大型建筑顶升，不适合运用于桥梁顶升施工。
在中国专利201120324350.5中披露了一种桥梁顶升检测数据无线传输系统，该专利中使用了无线通讯方式对传感器测量数据进行传输，但该系统存在如下缺点：
一、该系统嵌入PLC液压同步顶升系统中，需要相应PLC设备做支撑，必须辅以控制室、中控柜等设施，系统独立性较低；
二、该系统设备多，不方便在桥墩上进行顶升施工操作，施工灵活性低。
由以上论述可知，现有桥梁顶升检测数据无线传输系统在实际使用中具有较大的局限性，不能作为一种普遍适用的测量方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种简洁高效的桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，包括位移传感器、压力传感器、无线信号传输模块、无线路由器、数据采集设备、手持终端，其特点是：每个顶升千斤顶上安装一个位移传感器和一个压力传感器，所述位移传感器、压力传感器信号通过所述数据采集设备与无线信号传输模块相连接，无线信号传输模块把数据采集设备采集到的位移传感器、压力传感器数字信号发送到所述无线网络中，无线网络将位移传感器、压力传感器的数字信号传输到所述手持终端，并通过手持终端实时显示。
位移传感器为拉线式位移传感器，拉线式位移传感器安装在千斤顶侧面。压力传感器安装在千斤顶进油口上。
无线网络基于无线路由器搭建而成。手持终端为平板电脑。
本发明的有益效果是：本发明采用传感器测量桥梁顶升施工中千斤顶的顶升距离和顶升力，实现对桥梁顶升情况的实时高精度监测，提高桥梁架设质量和效率；采用无线网络传输信号，避免了繁琐的设备间布线，便于顶升施工操作；采用两台手持终端分别在两个桥墩上实时显示四个千斤顶的顶升距离和顶升力参数，方便施工人员协同作业，提高施工效率和施工质量，且施工设备方便携带；手持终端不仅显示理论标高和压力与实际桥梁高度和顶升力之间的差值，还显示四个千斤顶顶升位置之间的相对误差和顶升力之间的相对误差，并通过报警信号协助施工人员定位桥梁位置，便于施工人员均衡各千斤顶上的顶升力。
附图说明
图1是本发明的无线实时测量系统方框图；
图2是本发明的无线实时测量系统示意图；
图3是本发明的测量系统操作界面；
图4是桥梁顶升系统高度关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示，本发明的桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，包括位移传感器、压力传感器、无线信号传输模块、无线路由器、数据采集设备、手持终端。
1）每个千斤顶上安装一个位移传感器和一个压力传感器，如图1、图2所示，第一至第四千斤顶1c、2c、3c、4c上分别对应安装第一至第四位移传感器1a、2a、3a、4a和第一至第四压力传感器1b、2b、3b、4b，第一、二千斤顶1c、2c为一组放置在第一桥墩1上，第三、四千斤顶3c、4c为一组放置在第二桥墩2上，第一桥墩1上两个千斤顶的第一、二位移传感器1a、2a和第一、二压力传感器1b、2b信号通过第一数据采集设备1e与第一无线信号传输模块1d连接，第二桥墩2上两个千斤顶的第三、四位移传感器3a、4a和第三、四压力3b、4b信号通过第二数据采集设备2e与第二无线信号传输模块2d连接，第一、二无线信号传输模块1d、2d采集到的数据通过无线网络在第一、二手持终端1f、2f上同步显示。
千斤顶为100t手动液压式千斤顶，四个拉线式第一至第四位移传感器1a、2a、3a、4a的本体分别焊接在对应千斤顶的侧壁上，拉线连接到与千斤顶活塞顶端固接的伸出螺钉上，第一至第四压力传感器1b、2b、3b、4b分别安装在对应千斤顶的进油口，根据压力传感器信号和千斤顶活塞面积可计算出千斤顶的顶升力。所述数据采集设备为NI公司的9215四通道同步采样模拟量输入模块，所述无线信号传输模块为便携式的NI cDAQ-9191，一款CompactDAQ 802.11 Wi-Fi单槽机箱，可以创建模拟量输入、模拟量输出、数字I/O或计数器/定时器测量系统。
2）无线网络由无线路由器5搭建，第一、二无线信号传输模块1d、2d和第一、二手持终端1f、2f均接入所述无线网络，第一、二无线信号传输模块1d、2d发送的传感器信号经无线网络传输到第一、二手持终端1f、2f上同步显示。
3）在桥梁顶升施工中，通过无线网络，千斤顶顶升距离、顶升力等信息经过处理后被实时直观地显示在两个桥墩上施工人员的手持终端上，实时顶升状态一目了然，施工中的各种数据信息被实时记录在手持终端中，长期保存。
4）本实施例采用LabVIEW编程对传感器信号进行分析计算和显示，如图3软件界面所示，在第一、二手持终端1f、2f上分别输入其所在桥墩上的桥梁理论标高和千斤顶实际高度，桥梁顶升过程中第一、二手持终端1f、2f同时显示每个千斤顶的实时顶升距离、实时顶升力、根据设定的桥梁理论标高计算出的各千斤顶所需顶升的距离、4个千斤顶顶升距离之间的相对误差值、四个顶升力之间的相对误差值，并通过报警信号辅助施工人员对千斤顶进行调整操作。
5）位移传感器数据分析处理方法：如图3所示，界面的最左边一列要求输入桥梁理论标高、位移和压力报警允差；紧随的4列分别显示1号至4号千斤顶的位置和顶升力实时状态。其中，在高度部分，最上方的报警灯表示当前时刻该支撑点上千斤顶上升后的最终位置是否超出允许范围，若在该范围之内则显示绿色，即正常状态，否则为红色，表示超出允许误差范围，需要调整。误差数值代表位置误差，是实测千斤顶顶端位置与理论标高的差值，用 
表示。若该值小于0则表示当前时刻千斤顶顶端的实际高度小于理论标高，该值大于0则表示千斤顶顶端的实际高度大于理论标高。高度调节的理想结果是使4个千斤顶的位置误差均接近于0。实测数值和其下方的图表共同显示当前时刻地面至千斤顶顶端的实测高度，用表示。以上各显示项目与设置项目之间的相互关系可用以下公式来表示：
参考图4，实测高度
其中，m表示千斤顶的本体高度；h 表示桥墩平面的实际测量高度；L代表千斤顶顶升距离，由位移传感器直接测量得到。高度误差
报警灯显示绿色的条件为：
即
否则报警灯显示为红色。
桥梁顶升过程中，测量计算所得千斤顶位置误差值可指导施工人员进行桥梁的初步位置调整，使得绝对误差值逐渐减小，千斤顶逐渐趋于目标位置。
6）压力传感器数据分析处理方法：压力部分与高度部分相似，其中，实测压力即压力传感器的实际测量值，代表各千斤顶支撑点的实时顶升力，用Fi(i=1,2,3,4)表示。压力误差
其中，T代表桥梁的总重。压力报警灯显示绿色的条件为：
否则报警灯显示为红色。
各千斤顶之间的压力差值指导施工人员协同微调各千斤顶，使得相对误差值逐渐减小，千斤顶顶升力趋于均衡。
7）最右侧一栏显示千斤顶之间实际测量值的相对差值，以方便施工人员实时了解4个千斤顶顶升位置及顶升力的总体平衡情况。该内容同样分为高度和压力两部分显示，以公式表示为：
高度相对差值： 
压力相对差值： 
其中，
，
代表千斤顶编号，。施工人员可借助相对误差报警信号对各千斤顶分别进行调整，使得桥梁被顶升到预期位置，并保证每个千斤顶的顶升力相对均衡。
本发明中四个千斤顶都安装有位移传感器和压力传感器，分别测量每个千斤顶的顶升距离和顶升力。传感器测量信号经过数据采集设备转换成数字信号，通过具有无线收发功能的无线信号传输模块发送到由无线路由器搭建的无线网络中，被该无线网络中具有无线收发功能的两个手持终端接收、存储，并经分析计算后同时显示每个千斤顶的实时顶升距离、实时顶升力、根据设定的桥梁理论标高计算出的各千斤顶所需顶升距离、四个千斤顶顶升距离之间的相对误差值、四个顶升力之间的相对误差值以及相关报警信号。施工人员通过手持终端，借助报警信号对各千斤顶分别进行调整，使得桥梁被顶升到预期位置，并保证每个千斤顶上的顶升力相对均衡。每次测量结束，手持终端保存本次施工顶升状态信息。本发明测量精度高、稳定可靠、设备便携且操作简单，可广泛应用于桥梁顶升施工中。
Claims (5)
1.一种桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，包括位移传感器、压力传感器、无线信号传输模块、无线路由器、数据采集设备、手持终端，其特征在于：每个顶升千斤顶上安装一个位移传感器和一个压力传感器，所述位移传感器、压力传感器信号通过所述数据采集设备与无线信号传输模块相连接，无线信号传输模块把数据采集设备采集到的位移传感器、压力传感器数字信号发送到所述无线网络中，无线网络将位移传感器、压力传感器的数字信号传输到所述手持终端，并通过手持终端实时显示。
2.根据权利要求1所述的桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，其特征在于：所述位移传感器为拉线式位移传感器，拉线式位移传感器安装在千斤顶侧面。
3.根据权利要求1所述的桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，其特征在于：所述压力传感器安装在千斤顶进油口上。
4.根据权利要求1所述的桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，其特征在于：所述无线网络由无线路由器（5）搭建而成。
5.根据权利要求1所述的桥梁顶升中千斤顶顶升距离与顶升力的无线实时测量装置，其特征在于：所述手持终端为平板电脑。
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