CN106592589A

CN106592589A - 一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统及方法

Info

Publication number: CN106592589A
Application number: CN201710087486.0A
Authority: CN
Inventors: 王强; 赵振元; 余才志
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明公开了一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统及方法，该方法包括：导入坐标：导入设计桩位坐标与高程；平面选点：选择本次打桩点；平面寻点：根据方向提示信息移动打桩车并微调桩锤；打桩深控：根据剩余锤击距离提示控制停桩；导出报表：导出时间、坐标、桩高数据；同时公开一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统。本发明针对工程机械施工环境恶劣、强振动情况设计的高精度定位GNSS定位机产品，支持北斗的高精度定位的GNSS定位机产品；满足矿山机械、土方工程机械、施工定位机械、打桩机械、运输机械、铁路机车等机械的厘米级高精度定位需求；是国内首款机械型定位机，可靠性高。

Description

一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统及方法

技术领域

本发明属于打桩技术领域，尤其涉及一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统及方法。

背景技术

建筑业口语中的“打桩”就是制作桩基础，桩基础就是桩和桩顶承台构成的深基础。(基础处理中的砂桩等也可以看作打桩)，桩根据受力情况分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩是利用桩壁与周围的泥沙的摩擦来承受上部建筑结构的重量；端承桩是将桩打到地下坚实的地层，并把上部建筑结构的荷载通过桩身传到坚实地层上的。

现有的陆地打桩系统智能化程度较低，效率较低，操作复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统及方法，旨在解决现有的陆地打桩系统智能化程度较低，效率较低，操作复杂的问题。

本发明是这样实现的，

一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法，所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法包括：

导入坐标：导入设计桩位坐标与高程；

平面选点：选择本次打桩点；

平面寻点：根据方向提示信息移动打桩车并微调桩锤；

打桩深控：根据剩余锤击距离提示控制停桩；

导出报表：导出时间、坐标、桩高数据。

进一步，所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法具体包括：

导入坐标：根据现场施工的要求，将设计方提供的每一个桩的位置与高程信息以EXCEL表格的方式导入设计桩位坐标与高程；

平面选点：根据现场施工定位的要求，选择本次需要定位的打桩点，系统将根据打桩车当前的GNSS位置信息，推算出目标点位的位置；

坐标反算，根据直线的起点和终点的坐标，计算直线的水平距离和坐标方位角的过程叫坐标反算；已知一条直线的起点和终点坐标分别为A(x1，y1)，B(x2，y2)，通过坐标反算来计算直线AB的水平距离S ab和坐标方位角αab；由于反三角函数计算的结果有多值性；所以在计算坐标方位角αab之前，要先计算象限角R ab；计算步骤：

①tan R ab＝|△y ab|╱|△x ab|＝|y b-y a|╱|x b-x a|；

②R ab＝arctan|y b-y a|╱|x b-x a|；

③S ab＝＝|△y ab|╱sinαab＝|△x ab|╱cosαab；

④根据“②”中所求的R ab，求坐标方位角αab；

若坐标方位角为第一象限角，则：R ab＝αab；若坐标方位角为第二象限角，则：αab＝180°-R ab；若坐标方位角为第三象限角，则：αab＝180°+R ab；若坐标方位角为第四象限角，则：αab＝360°-R ab；

坐标方位角：直线的方向是用方位角来表示的，其中以坐标北方向为基准方向，顺时针旋转到直线的水平角度，称为该直线的坐标方位角。

象限角划分：第一象限角：0°～90°(0～π/2)；第二象限角：90°～180°(π/2～π)；第三象限角：180°～270°(π～3π/2)；第四象限角：270°～360°(3π/2～2π)；

平面寻点：根据目标点位的位置推算出当前的距离和方向，操作手根据方向提示信息移动打桩车找到点位，并微调桩锤；

如果找到两个基准点A(N3000,E4500,Z100),B(N2900,E5500,Z120)，则可以根据基准点坐标值反推坐标系，找到N,E方向。首先确定N,E方向：从E坐标可以发现，B点E坐标大于A点，所以B点应在A点动东面。再看B的N坐标小于A点，故B点应在A点南面。即B点在A点东南面。求出直线AB与E坐标的夹角：a＝atg(Nb-Na)/(Eb-Ea))-90dgree<＝a<＝90degree；若a>0，则直线从A到B成右上方向走向。若a<0，则直线从A向B成左下方向走向。若a＝0，则AB平行于E轴线。若a＝+90或-90度，则直线垂直与E轴线。由此可以确定现场的NE坐标系。

打桩深控：根据点位的高程信息与滑轮传感器推算出桩锤落锤的行程，控制剩余锤击距离，并提示控制停桩；

h设计标高＝H当前GPS的高程—S滑轮传感器的长度；

导出报表：根据实际要求软件能够将记录下来的数据通过EXCEL表格的方式导出时间、坐标、桩高数据。

本发明的另一目的在于提供一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统，所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统包括：GNSS天线、基准站接收机、发射电台、接收电台、GNSS接收机、滑轮编码器、打桩车和车载控制终端；

GNSS天线与基准站有线通讯连接，用于基准站的卫星信号接收；

基准站接收机与GNSS天线有线通讯连接，用于接收卫星信号并进行解算；

发射电台与基准站接收机有线通讯连接，用于发射基准站接收到的卫星数据；

接收电台与发射电台无线通讯连接，用于接收基准站发射出来的差分数据；

GNSS接收机安装于打桩车的桩锤顶部并与接收电台有线通讯连接，用于获取定位数据和基准站的差分数据；

滑轮编码器安装于桩锤平行的桩架上，用于记录桩锤的行程距离和监测立桩高程信息，并控制打桩深度；

打桩车用于安装GNSS接收机、滑轮编码器和车载控制终端；

车载控制终端与GNSS接收机和滑轮编码器连接，用于实时查看车辆位置、桩点位置、打桩深度的信息。

进一步，GNSS天线、基准站接收机、发射电台均架设在施工现场开阔处，接收电台安装于打桩车的机舱处，车载控制终端安装于打桩车的驾驶舱。

进一步，所述GNSS接收机为20赫兹数据输出的接收机。

进一步，所述车载控制终端采用8寸高亮屏幕，接口采用车载专用接口。

进一步，基准站接收机采用VNET6基准站接收机，发射电台和接收电台均采用UHF460发射电台和接收电台，GNSS接收机采用M30 GNSS接收机，打桩车为自动垂准校直打桩车。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的太阳能电厂立桩。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的风能电厂立桩。

本发明的另一目的在于提供一种应所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的大坝围栏立桩。

本发明提供的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统及方法，是一套辅助陆地打桩车施工作业的3D机械控制方法，可数字化精确引导驾车司机寻找打桩点位，并实时提示打桩的深度；作业后可输出标准化施工报告，扩展模式可实现自动寻点与自动停桩的智能化施工方式。本发明是专门针对工程机械施工环境恶劣、强振动情况而设计的高精度定位GNSS定位机产品，符合机械行业安装规范，支持北斗的高精度定位的GNSS定位机产品；满足矿山机械、土方工程机械、施工定位机械、打桩机械、运输机械、铁路机车等机械的厘米级高精度定位需求；是国内首款机械型定位机，集中10多年定位设备制造工艺，可靠性高。

与现有技术相比，具有以下优势：

1、本发明精准，支持北斗，多星多频厘米级精准定位；高效：每小时可提升效率30～40％；便捷：图形化软件界面操作直观简单；智能：可定制化报表输出激光传感自动停桩自动化驾驶寻点。

2、本发明提高了施工效率、缩短了施工周期，作业效率更高，由原来每小时20多根桩提升至30至40根桩；节省人工劳动力和施工成本、便捷化施工过程，减少作业人工，可减少至少两个测量人员的工作量，减少施工环节，提升项目利润。

3、本发明提高了作业精准度，每个桩点都达到厘米级定位精度，减少打桩误差；减少现场人员流动，确保工地安全。

4、本发明提高了机手操作水平，打桩车司机图形化作业，更直观、简单，不容易犯错，剔除机手的疲劳度对施工质量的影响，提高了打桩质量的一次合格率。

5、本发明可进行智能化定制，可定制输出作业报表，方便监理人员及时了解跟进现场施工状况，扩展激光传感自动控制打桩深度；车载控制终端方便机手实时查看车辆位置、桩点位置、打桩深度等信息。

6、本发明的GNSS接收机专业抗震设计，配合工程机械使用，兼容北斗定位系统，精度更高、可靠性更强、操作更便捷。

7、本发明的滑轮编码器专业抗震设计，配合工程机械使用，兼容北斗定位系统，精度更高、可靠性更强、操作更便捷。

附图说明

图1是本发明实施例提供的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法流程图。

图2是本发明实施例提供的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统结构示意图；

图中：1、GNSS天线；2、基准站接收机；3、发射电台；4、接收电台；5、GNSS接收机；6、滑轮编码器；7、打桩车；8、车载控制终端。

图3是本发明实施例提供的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统数据处理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示：

S101：导入坐标：导入设计桩位坐标与高程；

S102：平面选点：选择本次打桩点；

S103：平面寻点：根据方向提示信息移动打桩车并微调桩锤；

S104：打桩深控：根据剩余锤击距离提示控制停桩；

S105：导出报表：导出时间、坐标、桩高数据。

所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法具体包括：

导入坐标：根据现场施工的要求，以EXCEL表格的方式导入设计桩位坐标与高程；

导出报表：根据实际要求导出时间、坐标、桩高数据。

平面选点：坐标反算，根据直线的起点和终点的坐标，计算直线的水平距离和坐标方位角的过程叫坐标反算；已知一条直线的起点和终点坐标分别为A(x1，y1)，B(x2，y2)，通过坐标反算来计算直线AB的水平距离S ab和坐标方位角αab；由于反三角函数计算的结果有多值性；所以在计算坐标方位角αab之前，要先计算象限角R ab；计算步骤：

①tan R ab＝|△y ab|╱|△x ab|＝|y b-y a|╱|x b-x a|；

②R ab＝arctan|y b-y a|╱|x b-x a|；

③S ab＝＝|△y ab|╱sinαab＝|△x ab|╱cosαab；

④根据“②”中所求的R ab，求坐标方位角αab；

平面寻点：如果找到两个基准点

A(N3000,E4500,Z100),B(N2900,E5500,Z120)，则可以根据基准点坐标值反推坐标系，找到N,E方向。首先确定N,E方向：从E坐标可以发现，B点E坐标大于A点，所以B点应在A点动东面。再看B的N坐标小于A点，故B点应在A点南面。即B点在A点东南面。求出直线AB与E坐标的夹角：a＝atg(Nb-Na)/(Eb-Ea))-90dgree<＝a<＝90degree；若a>0，则直线从A到B成右上方向走向。若a<0，则直线从A向B成左下方向走向。若a＝0，则AB平行于E轴线。若a＝+90或-90度，则直线垂直与E轴线。由此可以确定现场的NE坐标系。

打桩深控：h设计标高＝H当前GPS的高程—S滑轮传感器的长度；

如图2所示：一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统，所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统包括：GNSS天线1、基准站接收机2、发射电台3、接收电台4、GNSS接收机5、滑轮编码器6、打桩车7和车载控制终端8；

GNSS天线1与基准站有线通讯连接，用于基准站的卫星信号接收；

基准站接收机2与GNSS天线有线通讯连接，用于接收卫星信号并进行解算；

发射电台3与基准站接收机有线通讯连接，用于发射基准站接收到的卫星数据；

接收电台4与发射电台无线通讯连接，用于接收基准站发射出来的差分数据；

GNSS接收机5安装于打桩车的桩锤顶部并与接收电台有线通讯连接，用于获取定位数据和基准站的差分数据；

滑轮编码器6安装于桩锤平行的桩架上，用于记录桩锤的行程距离和监测立桩高程信息，并控制打桩深度；

打桩车7用于安装GNSS接收机、滑轮编码器和车载控制终端；

车载控制终端8与GNSS接收机和滑轮编码器连接，用于实时查看车辆位置、桩点位置、打桩深度的信息。

GNSS天线1、基准站接收机2、发射电台3均架设在施工现场开阔处，接收电台4安装于打桩车7的机舱处，车载控制终端8安装于打桩车7的驾驶舱。

所述GNSS接收机5为20赫兹数据输出的接收机。

所述车载控制终端8采用8寸高亮屏幕，接口采用车载专用接口。

基准站接收机2采用VNET6基准站接收机，发射电台3和接收电台4均采用UHF460发射电台和接收电台，GNSS接收机5采用M30GNSS接收机，打桩车7为自动垂准校直打桩车。

本发明提供一种应用所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的太阳能电厂立桩。

本发明提供一种应用所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的风能电厂立桩。

本发明提供一种应所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的大坝围栏立桩。

下面结合对比和具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。

表1

四川红原光伏发电站在建设过程中采用中海达陆地打桩系统，对打桩机进行数字化控制管理，高精度、高效率的完成打桩作业。在一年多的使用过程中，系统运行稳定可靠，使施工效率较传统打桩作业方式提高40％，节约成本20％。

本发明的GNSS接收机北斗高精度定位，支持三星(北斗+GPS+GLONASS)，厘米级定位精度，高达20赫兹数据输出；可靠的防护性与适应性，IP67防护，抗超强冲击震动，可靠性达到美军标，适应于各种恶劣的工作环境；具有极高的系统兼容性，支持多种协议类型和接线方式，支持各种类型的工程机械车辆。

本发明的车载控制终端搭载Android操作系统的全新ZD800强固型车载平板电脑，8寸高亮屏幕，安卓4.3操作系统，集终端信息显示、数据通信枢纽功能于一体，强固型防护结构设计、丰富的扩展接口，适于各种恶劣场地环境；强大的硬件性能，Freescale工业级核心硬件平台，双核Cotex A9处理器；强固型的结构IP65防护，抗冲击振动设计；工业级液晶屏，阳光直射下高清显示，支持手套操作的触控屏幕；极速通信数据采集，自带3G+电台双通信，数据链稳定高保障；连接可靠，采用车载规格设计，接口采用车载专用接口；电源稳定；宽电源输入，适用车载打火及复杂电源环境。

本发明的陆地打桩系统通过可视化界面辅助操作手快速厘米级精度准确定位打桩点，极大地提高用户作业效率和准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法，其特征在于，所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法包括：

导入坐标：导入设计桩位坐标与高程；

平面选点：选择本次打桩点；

平面寻点：根据方向提示信息移动打桩车并微调桩锤；

打桩深控：根据剩余锤击距离提示控制停桩；

导出报表：导出时间、坐标、桩高数据。

2.如权利要求1所述的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法，其特征在于，所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法具体包括：

所述平面选点具体包括：

(1)坐标反算，根据直线的起点和终点的坐标，计算直线的水平距离和坐标方位角的过程叫坐标反算；已知一条直线的起点和终点坐标分别为A(x1，y1)，B(x2，y2)，通过坐标反算来计算直线AB的水平距离S ab和坐标方位角α ab；在计算坐标方位角α ab之前，要先计算象限角R ab；计算步骤：

①tan R ab＝|△y ab|╱|△x ab|＝|y b-y a|╱|x b-x a|；

②R ab＝arctan|y b-y a|╱|x b-x a|；

③S ab＝＝|△y ab|╱sinα ab＝|△x ab|╱cosα ab；

④根据②中所求的R ab，求坐标方位角α ab；

若坐标方位角为第一象限角，则：R ab＝α ab；若坐标方位角为第二象限角，则：α ab＝180°-R ab；若坐标方位角为第三象限角，则：α ab＝180°+R ab；若坐标方位角为第四象限角，则：α ab＝360°-R ab；

所述平面寻点具体包括：

找到两个基准点A(N3000,E4500,Z100),B(N2900,E5500,Z120)，则可以根据基准点坐标值反推坐标系，找到N,E方向；首先确定N,E方向：从E坐标可以发现，B点E坐标大于A点，所以B点应在A点动东面；再看B的N坐标小于A点，故B点应在A点南面；即B点在A点东南面；求出直线AB与E坐标的夹角：a＝atg(Nb-Na)/(Eb-Ea))-90dgree<＝a<＝90degree；若a>0，则直线从A到B成右上方向走向；若a<0，则直线从A向B成左下方向走向；若a＝0，则AB平行于E轴线；若a＝+90或-90度，则直线垂直与E轴线；由此确定现场的NE坐标系；

打桩深控：根据点位的高程信息与滑轮传感器推算出桩锤落锤的行程，控制剩余锤击距离，并提示控制停桩；h设计标高＝H当前GPS的高程—S滑轮传感器的长度；

3.一种如权利要求1所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统，其特征在于，所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统包括：GNSS天线、基准站接收机、发射电台、接收电台、GNSS接收机、滑轮编码器、打桩车和车载控制终端；

打桩车用于安装GNSS接收机、滑轮编码器和车载控制终端；

4.如权利要求3所述的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统，其特征在于，GNSS天线、基准站接收机、发射电台均架设在施工现场开阔处，接收电台安装于打桩车的机舱处，车载控制终端安装于打桩车的驾驶舱。

5.如权利要求3所述的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统，其特征在于，所述GNSS接收机为20赫兹数据输出的接收机。

6.如权利要求3所述的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统，其特征在于，所述车载控制终端采用8寸高亮屏幕，接口采用车载专用接口。

7.如权利要求3所述的精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩系统，其特征在于，基准站接收机采用VNET6基准站接收机，发射电台和接收电台均采用UHF460发射电台和接收电台，GNSS接收机采用M30GNSS接收机，打桩车为自动垂准校直打桩车。

8.一种应用权利要求1-2任意一项所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的太阳能电厂立桩。

9.一种应用权利要求1-2任意一项所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的风能电厂立桩。

10.一种应用权利要求1-2任意一项所述精确引导驾车司机寻找打桩点陆地打桩方法的大坝围栏立桩。