CN105890646B - 一种施工现场碾压车工况获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种施工现场碾压车工况获取方法及装置，涉及碾压领域，其中，所述方法包括，接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息；根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值；根据所述碾压车坐标值确定碾压车工况，所述碾压车工况包括碾压车行驶轨迹、碾压车行驶速度、碾压遍数和压实度其中的至少一个。通过实时获取碾压车的位置信息，确定实际施工过程中碾压车工况，对大坝施工过程进行全面监测，为工程质量管理者提供准确判断依据，从而达到施工质量控制的基本目标。

Description

一种施工现场碾压车工况获取方法及装置

技术领域

本发明涉及碾压领域，尤其涉及一种碾压车工况获取方法及装置。

背景技术

水利工程若在建设过程中措施不当或控制不严，容易产生质量问题和缺陷，给工程安全带来一定程度上的隐患。因此，如何有效地实施实时监控是保证水利工程建设质量的重中之重。

然而，传统水利工程建设质量监控多采用人工观测的方式，这种方式存在工作量大、选点随意性大、准确度低、施工干扰大等不足，很难在当前施工实际面貌基础上预测未来施工进度和质量，发现质量问题后难以及时进行处理，导致质量控制缺乏实时性。此外，现有的水利工程施工质量监测成果主要侧重于在坝料等运输环节的控制，而对施工质量影响最重要的坝面碾压环节在质量控制时进行了大量的简化处理，这种经验性的、不精确的简单记录方式，一定程度上也给工程的安全带来隐患。实际上，碾压施工时振动碾的行走速度直接影响碾压效率及压实质量，行走速度过快压实效果差，过慢则容易发生陷碾状况并会降低施工强度。因此，实时掌握大坝施工碾压车的工况对大坝施工质量监控起着重要作用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提出了解决上述技术问题的一种施工现场碾压车工况获取方法及装置，实现对坝体碾压过程进行全过程的实时监控，为工程质量管理者提供准确判断依据，从而达到施工质量控制的基本目标。

第一方面，本发明提供一种施工现场碾压车工况获取方法，包括：

接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息；

根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值；

根据所述碾压车坐标值确定碾压车工况，所述碾压车工况包括碾压车行驶轨迹、碾压车行驶速度、碾压遍数和压实度其中的至少一个。

优选的，所述接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息步骤之前，所述方法还包括：

接收基站的第二位置信息；

根据基站的第二位置信息确定基站坐标值。

优选的，所述基站为三个。

优选的，根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值步骤之前，所述方法还包括：

对第一位置信息进行剔除预处理，得到处理后的第一位置信息；

相应的，所述根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值，具体为：

根据处理后的第一位置信息确定碾压车坐标值。

优选的，所述方法还包括：

若所述碾压车工况不符合预设指标，则发送预设辅助应对方案。

第二方面，本发明提供一种施工现场碾压车工况获取装置，包括：

接收第一位置单元，用于接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息；

确定碾压车坐标值单元，用于根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值；

确定碾压车工况单元，用于根据所述碾压车坐标值确定碾压车工况，所述碾压车工况包括碾压车行驶轨迹、碾压车行驶速度、碾压遍数和压实度其中的至少一个。

优选的，所述装置还包括：

接收第二位置单元，用于接收基站的第二位置信息；

确定基站坐标值单元，用于根据基站的第二位置信息确定基站坐标值。

优选的，所述基站为三个。

优选的，所述装置还包括：

预处理单元，用于对第一位置信息进行剔除预处理，得到处理后的第一位置信息；

相应的，所述确定碾压车坐标值单元，具体用于根据处理后的第一位置信息确定碾压车坐标值。

优选的，所述装置还包括：

辅助单元，用于当所述碾压车工况不符合预设指标时，发送预设辅助应对方案。

由上述技术方案可知，本发明提供一种施工现场碾压车工况获取方法及装置，通过实时获取碾压车的位置信息，确定实际施工过程中碾压车工况，对大坝施工过程进行全面监测，为工程质量管理者提供准确判断依据，从而达到施工质量控制的基本目标。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的施工现场碾压车工况获取方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的施工现场碾压车工况获取方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的基站设置示意图；

图4为本发明另一实施例提供的施工现场碾压车工况获取方法的流程示意图；

图5为本发明一实施例提供的三维坐标示意图；

图6为本发明一实施例提供的施工现场碾压车工况获取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的施工现场碾压车工况获取方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的施工现场碾压车工况获取方法如下所述。

101、接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息。

可以理解的是，移动站安装在碾压车上，移动站发送的位置信息是相对于基站的相对位置。

102、根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值。

可以理解的是，由于碾压车的第一位置信息是相对位置信息，因此在知道基站坐标值的基础上根据相对位置信息即可确定移动站即碾压车在坐标系中的位置信息。

103、根据所述碾压车坐标值确定碾压车工况，所述碾压车工况包括碾压车行驶轨迹、碾压车行驶速度、碾压遍数和压实度其中的至少一个。

可以理解的是，通过实时获取移动站碾压车的位置信息，根据移动站坐标值的变化轨迹计算出碾压车的行驶轨迹获得实时的碾压车工况。

上述方法通过实时获取碾压车的位置信息，确定实际施工过程中碾压车工况，对大坝施工过程进行全面监测，为工程质量管理者提供准确判断依据，从而达到施工质量控制的基本目标。

值得说明的是，在施工现场需要首先确定基站坐标值的位置，因此图2示出了本发明另一实施例提供的施工现场碾压车工况获取方法的流程示意图，如图2所示，本实施例的施工现场碾压车工况获取方法中步骤203、304、205与图1中的步骤101、102、103相同，在此不再赘述，其中图2还包括：

201、接收基站的第二位置信息。

可以理解的是，首先构建坐标系，建立施工现场网络结构，搭建施工现场的无线超宽带基站。建立基站的同时在测量环境中建立一个不易被毁坏的基准测量点，可以阶段性的进行基准测量，用来阶段性的对系统进行校准，保证整体系统的稳定工作。建立空间三维相对坐标系，对基站进行GPS定位，即获取固定基站的海拔高度、经度和纬度。

其中三维坐标系，为依据实际测距结果自建的相对定位坐标系；所述相对定位是指通过某一个共同的协调参考系来测算目标节点的位置，这种拥有共同参考系的定位方式，可以使得在整个参考系中节点形成某一网络，同时依据一定的协议机制彼此可以交换各自的信息；

其中无线超宽带基站，是指为了实现三维定位，使用超宽带模块进行双向飞行时间测距和通信。

202、根据基站的第二位置信息确定基站坐标值。

可以理解的是，固定基站的坐标值，是指通过经纬度与距离换算公式计算出不同基站间的距离(单位优选的为毫米)，计算出固定基站在相对坐标系中的坐标值；

其中，经纬度与距离换算公式，包括以下步骤：

已知地球上同一海拔下的两点A(X1,Y1)，B(X2,Y2)，其中X1,X2为经度，Y1,Y2为纬度，地球半径为R＝6378137m；首先把X1，Y1，X2，Y2转化为弧度(例如：X1*3.1415926/180)；然后计算A、B两点距离，其公式为：

d＝R×arcos[cos(Y1)×cos(Y2)×cos(X1-X2)+sin(Y1)×sin(Y2)]

上述方法通过获取固定的基站的位置信息，为获取移动站的坐标值做参考，保证了获取移动站碾压车坐标值的精确度。

在本发明的另一个优选的实施例中，所述基站为三个，三个固定基站之间的距离保持固定值，

可以理解的是，搭建三个固定点基站，如图3所示，基站301、302、303和移动站300，基站的设置包括以下要求：

三个固定点基站尽可能的保持在同一海拔，保证建立坐标系的固定平面和海平面平行；三个固定点基站连接组成三角形尽可能的保持锐角三角形，提高算法中球体交集的取值精度；三个固定基站之间的距离保持固定值，使用自带的测距进行阶段性有效数据的平均值结合实际测量值进行综合考虑，避免由于信号不稳定增大误差；测量仪器误差在厘米级别，避免增大误差。

相应的，步骤102中移动站的坐标值，是指根据移动基站到三个固定坐标之间的距离，计算出移动站在相对坐标系中的坐标值，实现对碾压车的实时定位。

上述方法通过设置三个基站，确定一个移动站的位置，提高了获取移动站碾压车坐标值的精确度。

图4示出了本发明另一实施例提供的施工现场碾压车工况获取方法的流程示意图，如图4所示，本实施例的施工现场碾压车工况获取方法中步骤401、404与图1中的步骤101、103相同，在此不再赘述，其中图4还包括：

402、对第一位置信息进行剔除预处理，得到处理后的第一位置信息。

可以理解的是，由于设备采集数据频率高，需根据设置的数据采集频率，对设备实时获取的数据进行分析，包括从原始数据中摘取一段数据进行求取平均值、最大值和最小值等特征值；

另外设置对异常数据的剔除规则，其中对异常数据的剔除规则，是指利用SPSS箱线图去除外环境干扰产生的异常值，保证计算过程中数据浮动在所期望和要求的精度范围之内。

403、根据处理后的第一位置信息确定碾压车坐标值。

上述方法通过对移动站碾压车的位置信息进行预处理和分析，去除了干扰信息，使得结果更加真实可靠。

为了保证大坝建设质量，就必须对大坝施工过程进行全面监测，将实际施工过程中的碾压车工况实时获取,对发现的不安全因素或未达到指标的关键施工参数可及时提出辅助决策措施的建议,实现对坝体碾压过程进行全过程的实时监控，为工程质量管理者提供准确判断依据，从而达到施工质量控制的基本目标。因此在本发明的另一个优选的实施例中，所述方法还包括：

若所述碾压车工况不符合预设指标，则发送预设辅助应对方案。

可以理解的是，若发现未达到指标的碾压车工况，及时发送预设辅助应对方案，其中预设辅助应对方案是指根据所述碾压车工况以及对应的指标确定对应的辅助决策措施的建议。

上述方法提供了一种施工现场碾压车况获取方法，将实际施工过程中的碾压车工况实时获取,对发现的不安全因素或未达到指标的关键施工参数可及时提出辅助决策措施的建议,实现实时监控大坝建设施工过程状态，为工程质量管理者提供准确判断依据，从而达到施工质量控制的基本目标。

下面通过一个具体的例子对上述方法进一步的说明，如图5所示，在空间根据A，B，C，D，E，F，6条线段组成了一个以500、501、502、503为顶点的四面体，考虑到D，E，F三个线段理论上是固定值，因此以D，E，F三边组成的三角形为XOY平面，并且以101点位坐标原点，以垂直于XOY平面的线为Z轴，以501到502方向为X轴正方向，建立相对坐标系；

其中，坐标如下：

101(0，0，0)

102(F，0，0)

103((D²+F²-E²)/2F，

100(X，Y，Z)

在此坐标系中，101的坐标是(0,0,0),102的坐标是(F,0,0),103的坐标为(x₁₀₃,y₁₀₃,0),根据DEF计算x₁₀₃和y₁₀₃的坐标值，需要求解如下的二元二次方程组：

其中n是数据点的个数

根据上面计算公式，计算出点101,102,103在整个坐标系中的坐标后,根据移动基站100到三个固定坐标之间的距离，在三维空间中根据ABC的值计算移动基站100点的X₁₀₀、Y₁₀₀、Z₁₀₀的坐标值，需要求解如下的三元二次方程组：

对计算的X，Y，Z进行取正值处理，不同的100点坐标就是移动基站100的变化轨迹，从而则可根据此实现对碾压车的实时定位。

上述方法能够在大坝施工现场组网，通过三个超宽带固定基站建立空间三维相对坐标系,通过把移动站固定在碾压车上，获取的大坝施工碾压车实时位置信息，并对其进行筛选和预处理分析,计算出碾压车在相对坐标系中的坐标值，根据这些坐标值的变化轨迹，绘制碾压车的行驶轨迹和计算碾压车的行驶速度、碾压遍数和压实度等关键施工参数，若发现未达到指标的碾压遍数、压实度等关键施工参数，根据所述未达到指标的关键施工参数给出辅助决策措施的建议。

与现有技术相比，本发明运用超宽带技术来处理传统人工监测方式难以解决的复杂而专门的问题。本发明突出了实时监控的价值，大大减少了滞后发现质量问题导致未能及时进行处理的代价，使实时掌握大坝施工碾压车的工况成为可能，为工程质量管理者提供准确判断依据，从而达到施工质量控制的基本目标。

图6示出了本发明一实施例提供的一种施工现场车工况获取装置的结构示意图，如图6所示，本实施例的施工现场车工况获取装置包括：

接收第一位置单元61，用于接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息；

确定碾压车坐标值单元62，用于根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值；

确定碾压车工况单元63，用于根据所述碾压车坐标值确定碾压车工况，所述碾压车工况包括碾压车行驶轨迹、碾压车行驶速度、碾压遍数和压实度其中的至少一个。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述装置还包括图6未示出的：

接收第二位置单元64，用于接收基站的第二位置信息；

确定基站坐标值单元65，用于根据基站的第二位置信息确定基站坐标值。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述基站为三个。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述装置还包括图6未示出的：

预处理单元66，用于对第一位置信息进行剔除预处理，得到处理后的第一位置信息；

相应的，所述确定碾压车坐标值单元62，具体用于根据处理后的第一位置信息确定碾压车坐标值。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述装置还包括图6未示出的：

辅助单元67，用于当所述碾压车工况不符合预设指标时，发送预设辅助应对方案。

可理解的是，上述装置与上述方法是一一对应的关系，上述方法中的实施细节也适用于上述装置，因此，本实施例不再对上述装置的具体实施细节进行详细描述。

上述装置对获取的大坝施工碾压车实时位置信息，并对其进行筛选和预处理分析,计算出碾压车在相对坐标系中的坐标值，根据这些坐标值的变化轨迹，绘制碾压车的行驶轨迹和计算碾压车的行驶速度、碾压遍数和压实度等关键施工参数，若发现未达到指标的碾压遍数、压实度等关键施工参数，根据所述未达到指标的关键施工参数给出辅助决策措施的建议,实现实时监控大坝建设施工过程状态，并且给出相应的措施。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在于该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应说明的是：本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种施工现场碾压车工况获取方法，其特征在于，包括：

接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息；

根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值；

根据所述碾压车坐标值确定碾压车工况，所述碾压车工况包括碾压车行驶轨迹、碾压车行驶速度、碾压遍数和压实度其中的至少一个；

所述接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息步骤之前，所述方法还包括：

接收基站的第二位置信息；

根据基站的第二位置信息确定基站坐标值；

所述接收基站的第二位置信息包括：

构建坐标系，建立施工现场网络结构，搭建施工现场的无线超宽带基站；所述无线超宽带基站用于进行双向飞行时间测距和通信；

建立空间三维相对坐标系，对基站进行GPS定位，得到基站的经度和纬度；

所述根据基站的第二位置信息确定基站坐标值包括：

通过经纬度与距离换算公式计算出不同基站间的距离，计算出固定的基站在相对坐标系中的坐标值；

所述距离换算公式为：d＝R×arcos[cos(Y1)×cos(Y2)×cos(X1-X2)+sin(Y1)×sin(Y2)]；

其中，同一海拔下的两个基站对应的点A(X1,Y1)，B(X2,Y2)，其中X1，X2为经度，Y1，Y2为纬度，地球半径为R＝6378137m；把X1，Y1，X2，Y2转化为弧度；然后计算A、B两点距离d。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站为三个。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值步骤之前，所述方法还包括：

对第一位置信息进行剔除预处理，得到处理后的第一位置信息；

相应的，所述根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值，具体为：

根据处理后的第一位置信息确定碾压车坐标值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述碾压车工况不符合预设指标，则发送预设辅助应对方案。

5.一种施工现场碾压车工况获取装置，其特征在于，包括：

接收第一位置单元，用于接收碾压车的相对于基站坐标值的第一位置信息；

确定碾压车坐标值单元，用于根据所述第一位置信息确定碾压车坐标值；

确定碾压车工况单元，用于根据所述碾压车坐标值确定碾压车工况，所述碾压车工况包括碾压车行驶轨迹、碾压车行驶速度、碾压遍数和压实度其中的至少一个；

所述装置还包括：

接收第二位置单元，用于接收基站的第二位置信息；

确定基站坐标值单元，用于根据基站的第二位置信息确定基站坐标值；

所述接收基站的第二位置信息包括：

构建坐标系，建立施工现场网络结构，搭建施工现场的无线超宽带基站；所述无线超宽带基站用于进行双向飞行时间测距和通信；

建立空间三维相对坐标系，对基站进行GPS定位，得到基站的经度和纬度；

所述根据基站的第二位置信息确定基站坐标值包括：

通过经纬度与距离换算公式计算出不同基站间的距离，计算出固定的基站在相对坐标系中的坐标值；

所述距离换算公式为：d＝R×arcos[cos(Y1)×cos(Y2)×cos(X1-X2)+sin(Y1)×sin(Y2)]；

其中，同一海拔下的两个基站对应的点A(X1,Y1)，B(X2,Y2)，其中X1，X2为经度，Y1，Y2为纬度，地球半径为R＝6378137m；把X1，Y1，X2，Y2转化为弧度；然后计算A、B两点距离d。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述基站为三个。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

预处理单元，用于对第一位置信息进行剔除预处理，得到处理后的第一位置信息；

相应的，所述确定碾压车坐标值单元，具体用于根据处理后的第一位置信息确定碾压车坐标值。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

辅助单元，用于当所述碾压车工况不符合预设指标时，发送预设辅助应对方案。