CN104213712B - 非接触式振捣时间智能检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式振捣时间智能检测系统及检测方法，该系统包括安装于动力电电源线上的振捣状态电流采集设备，以及布置于振捣棒附近的振捣状态音频采集设备，振捣状态电流采集设备和音频采集设备均连接到记时设备。该方法利用振捣棒每次插拔混凝土时，其棒体内工作电流和振动声音频率差异，通过智能模块对振捣棒是否处于工作状态进行实时判定，继而精确稳定地计算得到振捣时间。本发明实现了振捣状态的非接触采集模式，提高了可靠性与方便性，为可视化地实时获知混凝土浇筑振捣状态提供了不可缺少的重要技术参数。

Description

非接触式振捣时间智能检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种非接触式振捣时间智能检测系统及检测方法，属于混凝土浇筑质量控制领域。

背景技术

振捣是混凝土浇筑的关键工序，且振捣时间适宜是混凝土浇筑质量保证的重要环节之一。目前施工现场采用振捣方法是根据不同棒型的振捣棒有效作用半径，要求以交错方式插入振捣棒保证混凝土浇筑区域基本都得到振捣密实。施工规范振捣规定较为模糊，以基本泛浆不在下沉为标准。实践操作中，工人移动振捣点时，无法做到位置、范围、深度和振捣持续时间的精确把握，往往为经验操作，随意性强，效果难以量化评价；一旦出现欠振、过振或漏振，将留下质量缺陷且无法及时获知。上述问题已成为混凝土浇筑振捣质量的通病，但目前国内外并无可靠的技术解决方案，因此，需要采用精细智能化的设备及技术手段来有效监控混凝土振捣质量。混凝土浇筑振捣动态可视化监控方法就是解决该问题的有效途径。若实时可视化获知混凝土浇筑振捣质量状态，则准确判定振捣棒每次在混凝土中振捣时间是该方法的一个最主要技术参数。

申请人在此前提出了混凝土振捣时间实时检测方法，专利号为ZL2011103689690，该专利基于新拌混凝土的导电性，在振捣棒头固定电极装置，利用振捣棒插拔混凝土时电极间的电位值差异进行振捣棒插拔混凝土时间间隔（即振捣时间）监控，应用证明该方法能够稳定准确检测振捣时间。但是由于电极与新拌混凝土长时间摩擦接触，在使用一段时间后会因电极磨损而导致无法工作，需要及时更换新的电极。更换工作既降低振捣作业工效，也增加材料成本。此外，由于施工现场环境复杂，连接电极和智能模块的电源线也将给现场振捣作业人员操作带来一些不便。因此针对上述不足，发明一种既稳定准确、又简便高效地检测振捣时间的非接触式的振捣时间检测方法是十分必要的。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种实时、持久、可靠的非接触式振捣时间智能检测系统及检测方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的非接触式振捣时间智能检测系统，包括振捣棒，所述振捣棒的动力电电源线上安装有振捣状态电流采集设备，所述振捣棒附近布置有振捣状态音频采集设备，所述振捣状态电流采集设备和音频采集设备连接到记时设备。

具体的，所述振捣状态电流采集设备包括交流电流互感器、智能模块、第一通讯模块，所述交流电流互感器套设于所述动力电电源线上。

具体的，所述音频采集设备包括拾音器模块、智能模块、滤波器模块、第二通讯模块。

具体的，所述振捣状态音频采集设备与记时设备集成于便携式终端内，所述第一通讯模块与第二通讯模块无线连接，所述便携式终端上安装有用于实时显示振捣时间的显示器。

本发明同时提出应用检测系统的非接触式振捣时间智能检测方法，包括以下步骤：

a.在施工现场振捣棒的动力电电源线上安置振捣作业状态电流采集设备，根据振捣棒的工作电流变化实时获取判断其插拔工作的状态数据，并通过第一通讯模块将状态数据发送给计时设备；

b.计时设备接收状态数据，与拾音器模块获取的音频变化值比较，若两次判断状态相同，则保存状态信息待用；若状态不同，则计时设备不做后续响应处理，直至状态信息相同；

c.计时设备根据保存的状态信息进行计时计算，最终得到振捣时间并通过显示屏实时反馈给操作员。

具体的，所述步骤a中还包括以下步骤：

a1.通过交流电流互感器模块实时采集获取振捣棒的工作电流；

a2.通过智能模块分析工作电流得出振捣棒的实时工作状态；

a3.通过第一通讯模块实时向振捣计时设备发送工作状态数据。

具体的，所述步骤a1中对振捣判断的有效性进行判定：智能模块将实时采集的工作电流值与电流阈值比较大小，若电流值大于阈值，则判定为振捣棒插入混凝土内为有效振捣；若电流值小于阈值，则判定为振捣棒拔出混凝土为无效振捣。其中电流阈值可根据具体工程情况，从振捣作业状态电流采集设备的阈值库中选择合适数值，若无合适数值，则需在振捣作业前预先分别采集振捣棒插拔状态时的电流值，然后计算均值并作为电流阈值使用并保存更新至阈值库中。

具体的，步骤b还包括以下步骤：

b1.通过第二无线通讯模块实时接收振捣棒工作的状态数据；

b2.通过拾音器及滤波器模块采集获取振捣棒的振动声音频率；

b3.通过智能模块将根据振捣声音频率再次实时判定振捣棒工作状态信息，并与接收到的状态数据比较核对，若状态信息相同，则保存待用。

具体的，所述步骤b3中对振捣判断的有效性进行判定：智能模块将实时采集的振捣棒音频值与阈值比较大小，若音频值低于阈值，则判定为振捣棒插入混凝土内，即有效振捣，若音频值高于阈值，则判定为振捣棒拔出混凝土，即无效振捣。其中阈值可从振捣作业状态音频采集设备阈值库中选择，也可在振捣作业前预先采集计算获得（阈值为振捣机插拔状态时的音频平均值），并保存更新至阈值库中。其方法原理与步骤a中的判定基本相同。

具体的，步骤b所述的计时设备在振捣作业开始后，可由操作人员随身携带或嵌入远端控制平台。

具体的，步骤c中计算有效振捣时间的方法为：当振捣棒工作状态信息为插入时，视为有效振捣，智能模块开始累加计时：更新累加后的振捣时间=T+△T，其中T为更新累加前的振捣时间，△T为计时固定周期；当振捣棒工作状态为拔出时，智能模块停止计时，计算并显示当前振捣时间。

有益效果：本发明利用振捣棒每次插拔混凝土时其棒体内工作电流和振动声音频率差异，通过智能模块对振捣棒的工作状态进行实时判定继而精确稳定地计算得到振捣时间，具有以下显著的优势：

1.本发明实现方式简单，无需人工干预，解决了人工判断的误差，使得振捣时间检测过程智能化。

2.基于振捣棒插拔混凝土时其棒体内工作电流和振动声音频率差，对振捣棒工作状态进行了二重判断，大大提高了振捣棒工作状态判断及后续振捣时间计算的准确稳定性。

3.利用与混凝土非接触的互感器、拾音器等装置采集判断振捣棒工作状态信息并通过无线通讯接收发送，增强了装置使用的耐久可靠性和稳定性，避免了电线、信号线等对现场振捣作业人员操作带来的诸多不便，提高了振捣作业工效。

4.避免了直接在振捣棒体上设置采集振捣时间的物理装置，实现了非接触采集模式，提高了可靠性与方便性，为可视化地实时获知混凝土浇筑振捣状态提供了不可缺少的重要技术参数。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的非接触式振捣时间智能检测系统及检测方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的非接触式振捣时间智能检测系统的逻辑结构示意图；

图2为本发明所述非接触式的振捣时间智能检测方法的通讯流程示意图；

图3为本发明所述非接触式的振捣时间智能检测方法的振捣状态判定流程示意图。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，在振捣棒1棒头附近布置有拾音器模块2，该模块与振捣作业状态音频采集及计时设备的集成开发板3连接，其内嵌智能模块、滤波器模块、第二无线通讯模块等。在振捣棒1棒末端动力电电源线将与电箱4内相应接口连接，在任意一根电线上套进互感器模块5，该模块连接到振捣状态电流采集设备开发板6，开发板6内嵌智能模块、第一无线通讯模块等。

如图2所示，本发明的实时持久可靠检测振捣棒在混凝土中振捣时间的方法，包括以下步骤：

a）在施工现场振捣棒电源接口处的电箱内安置振捣作业状态电流采集设备，根据振捣棒内工作电流变化实时获取判断其插拔工作状态信息，并发送给振捣棒端计时设备。

b）计时设备接收状态数据，同时根据音频变化值二次实时判断振捣棒插拔工作状态信息，若两次判断状态相同，则保存待用，若状态不同，则计时设备不做后续响应处理，直至状态信息相同；判定流程如图3所示。

c）计时设备根据保存的状态信息进行计时计算，最终得到振捣时间并通过显示屏反馈给操作员。

使用时，具体操作步骤如下：

1.在电箱内将振捣作业状态采集设备的交流电流互感器模块套进振捣棒中任意一根动力电电源线中，完成后启动振捣作业状态电流采集设备。

2.启动振捣棒和振捣计时设备，在电流采集设备的操作面板上按下“电流阈值”键后，显示屏开始显示电流阈值，利用面板上的上下左右移动键选择合适值，按下“确定”键，跳至步骤5。若无合适值，则需进行阈值采集计算，进入步骤3。

3.按下振捣作业状态电流采集设备面板上的“拔出状态”键，并同时提起振捣棒使其保持悬空状态约10-20s，然后按下“确定”键，显示屏将出现“拔出状态电流值采集完成”提示。

4.按下振捣作业状态电流采集设备面板上的“插入状态”键，并同时将振捣棒插入待振混凝土中约10-20s，然后按下“确定”键，显示屏将出现“插入状态电流值采集完成”提示，按下“确定”键，显示屏刷新出现“电流阈值采集完成”提示，表明已完成电流阈值采集，若无此提示，重复步骤3-4。

5.计时设备操作面板上按下“音频阈值”，根据显示屏提示选择合适音频阈值，完成后按“确定”键，跳至步骤8。若无合适值，则进入步骤6。

6.按下计时设备面板上的“拔出状态”键，并同时提起振捣棒使其保持悬空状态约10-20s，然后按下“确定”键，显示屏将出现“拔出状态音频值采集完成”提示。

7.按下计时设备面板上的“插入状态”键，并同时将振捣棒插入待振混凝土中约10-20s，然后按下“确定”键，显示屏将出现“插入状态音频值采集完成”提示，按下“确定”键，显示屏刷新出现“音频阈值采集完成”提示，表明已完成音频阈值采集，若无此提示，重复步骤6-7。

8.查看振捣作业状态电流采集设备和计时设备上的通讯电台指示灯，待指示灯都开始闪烁，即表明振捣棒工作状态已顺利实时发送至计时设备并接收，开始振捣作业，且此过程中操作或监控人员查看显示屏，获知当前振捣时间。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种非接触式振捣时间智能检测系统，包括振捣棒，其特征在于：所述振捣棒的动力电电源线上安装有振捣状态电流采集设备，所述振捣棒附近布置有振捣状态音频采集设备，所述振捣状态电流采集设备和振捣状态音频采集设备连接到计时设备；所述振捣状态电流采集设备包括交流电流互感器模块、智能模块、第一通讯模块，所述交流电流互感器模块套设于所述振捣棒动力电电源线上；所述振捣状态音频采集设备包括拾音器模块、智能模块、滤波器模块和第二通讯模块；所述振捣状态音频采集设备与计时设备集成于便携式终端内，所述第一通讯模块与第二通讯模块无线连接，所述便携式终端上安装有用于实时显示振捣时间的显示器。

2.一种非接触式振捣时间智能检测方法，其特征在于包括以下步骤：

a.在施工现场振捣棒的动力电电源线上安置振捣状态电流采集设备，根据振捣棒的工作电流变化实时获取判断其插拔工作的状态数据，并通过第一通讯模块将状态数据发送给计时设备；

b.计时设备接收状态数据，与振捣状态音频采集设备的判断状态比较，若两次判断的状态相同，则保存状态信息待用；若状态不同，则计时设备不做后续响应处理，直至状态信息相同；

c.计时设备根据保存的状态信息进行计时计算，最终得到振捣时间并通过显示屏实时反馈给操作员；所述步骤a中还包括以下步骤：

a1.通过交流电流互感器模块实时采集获取振捣棒的工作电流；

a2.通过智能模块分析工作电流得出振捣棒的实时工作状态；

a3.通过第一通讯模块实时向计时设备发送工作状态数据；所述步骤b还包括以下步骤：

b1.通过第二无线通讯模块实时接收振捣棒工作的状态数据；

b2.通过拾音器及滤波器模块采集获取振捣棒的振动声音频率；

b3.通过智能模块将根据振捣声音频率再次实时判定振捣棒工作的状态信息，并与接收到的状态数据比较核对，若状态信息相同，则保存待用。

3.根据权利要求2所述的非接触式振捣时间智能检测方法，其特征在于：所述步骤a1中对振捣有效性进行判断，智能模块将实时采集的工作电流值与电流阈值比较大小，若电流值大于阈值，则判定为振捣棒插入混凝土内为有效振捣；若电流值小于阈值，则判定为振捣棒拔出混凝土为无效振捣。

4.根据权利要求2所述的非接触式振捣时间智能检测方法，其特征在于：所述步骤b3中智能模块将实时采集的振捣棒音频值与阈值比较大小，若音频值低于阈值，则判定为振捣棒插入混凝土内为有效振捣；若音频值高于阈值，则判定为振捣棒拔出混凝土为无效振捣。