CN107090823A - 自动化的动力夯实系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动化的动力夯实系统。一种用于动力夯实的系统包括具有吊臂和夯实重物的夯实起重机、至少一个位置传感器、至少一个吊臂偏转传感器、旋转编码器、以及夯实控制系统。该夯实控制系统可以被编程成识别具有第一目标参数的第一下落位置、确定该夯实起重机是否位于第一下落位置上面、确定夯实重物的初始高度、将夯实重物提升至下落高度、检测该夯实重物是否已经被释放、将夯实重物再次吊起至下落高度、测量绞盘缆索在每次下落之后的放出长度、确定夯实重物在每次下落之后的当前高度、以及确定是否已经满足该第一目标参数。

Description

自动化的动力夯实系统
版权声明
本专利文献的一部分公开内容包含受版权保护的材料。当该专利文献或该专利公开内容出现在专利商标局的专利文件或记录中时，版权所有者不反对任何人对该专利文献或该专利公开内容进行拓制，但在其它方面无论如何都保留所有的版权权利。
技术领域
本发明总体涉及动力夯实，更具体地涉及一种用于对动力夯实操作进行远程管理和跟踪的系统。
背景技术
照惯例，经常采用土壤夯实技术来形成支撑建筑地基、道路和支护结构的表面。期望具有一致的且水平的夯实土。很多方法可用于土壤夯实，诸如静力夯实、动力夯实和振动夯实。静力夯实可以包括将夯实重物置于需要夯实的区域上并且使该夯实重物留在适当的地方持续某一时间段。动力夯实涉及将夯实重物提升就位并将该夯实重物反复地下落到所需的位置。振动夯实涉及通过锤子或板块的振动运动来对待夯实的位置施加压力。
常规的动力夯实部署的典型操作开始于在建筑工地上手动布局操作网格。操作网格可以包括夯实重物要下落在其之上的多个下落位置。标记下落位置的标准技术可以包括将沙袋定位在如用手或用手持式卫星导航接收器测量和定位的下落位置上面。一旦已经通过放置沙袋来标记下落位置，则操作者将夯实机手动地导航至标记的下落位置，并且将夯实重物置于下落位置处的地面上。夯实机通常包括具有伸缩吊臂的移动式起重机，该伸缩吊臂用来将夯实重物吊起、移动以及下落。
接着通过使用光学水准仪和水准尺进行手动测量而确定下落位置的初始高度、或可替选地夯实重物的初始高度。接着将该重物再次附接于夯实机的绞盘缆索并将其提升至预定的下落高度。一旦就位，则操作者释放该夯实重物，将该夯实重物重复地下落至少最小的下落次数。类似地测量并手动地记录下落间位移、总地面位移、以及目标位移。使用该常规的方法，不采用绝对高度，且相对于下落位置的初始高度或可替选地夯实重物的初始高度来捕获所有数据。
由于用户失误以及由手动定位夯实重物和测量地面位移的过程所引入的不一致，常规的动力夯实过程导致操作网格的下落位置之间的误差以及非均匀的夯实结果。而且，用于动力夯实的常规的操作程序在初始定位夯实重物期间给操作者和地面上的施工者带来风险。例如，由于夯实重物本身通常具有超过1m的半径且在靠近地面的点之间运载，因此标记下落位置的沙袋对于操作者而言，可能被夯实重物遮挡，导致夯实重物的定位误差。在一些情况下，在地面上的施工者可以充当协助操作者将夯实重物导航并对齐在沙袋上面的观测者。然而，这会使该观测者面临受伤的风险，且不一定消除对齐误差。在下落到下落地面位移以及总地面位移的手动测量中引入另外的误差和安全风险。而且，手动地布局和标记操作网格的下落位置、导航至下落位置、将夯实重物对齐在下落位置标记上面、以及针对每次下落测量地面位移所花费的时间限制了效率和生产率。
因此，通过下面的实施方式呈现了一种用于动力夯实的改进系统。
发明内容
根据一组实施方式，提供了用于动力夯实的系统、设备和方法。
由各个实施方式提供的工具包括但不限于方法、系统和/或软件产品。仅作为举例，方法可以包括一个或多个程序，这些程序中的任一程序或所有程序由计算机系统执行。相应地，实施方式可以提供计算机系统，该计算机系统配置有用以执行根据由各个其它实施方式提供的方法的一个或多个程序的指令。类似地，计算机程序可以包括能够由计算机系统(和/或计算机系统中的处理器)执行以进行这样的操作的指令集。在很多情况下，这样的软件程序被编码在物理的、有形的和/或永久性的计算机可读介质(诸如，略举数例，光介质、磁介质和/或类似物)上。
在一方面中，提供了用于动力夯实的系统。该系统可以包括夯实起重机，该夯实起重机具有吊臂和夯实重物。吊臂可以具有近侧端部和远侧端部，吊臂在近侧端部操作性地联接至壳体组件。夯实重物可以经由绞盘缆索钩于吊臂的远侧端部。该系统还可包括：至少一个位置传感器，该至少一个位置传感器操作性地联接至夯实起重机，以至少确定吊臂的远侧端部的位置；至少一个吊臂偏转传感器，该至少一个吊臂偏转传感器操作性地联接至吊臂的远侧端部，以至少确定远侧端部的吊臂偏转；旋转编码器，该旋转编码器跟踪绞盘缆索的放出长度；压力传感器，该压力传感器通信地联接至吊臂提升系统的液压管路；以及夯实控制系统。在各个实施方式中，该夯实控制系统可以与至少一个位置传感器、至少一个吊臂偏转传感器、旋转编码器、以及压力传感器中的每一者通信。该夯实控制系统可以包括：至少一个处理器；以及永久性计算机可读介质，该永久性计算机可读介质上编码有包括指令集的计算机软件。该指令集能够由至少一个处理器执行以识别多个下落位置中的第一下落位置，该第一下落位置与第一目标参数相关联。夯实控制系统接着可以经由至少一个位置传感器确定吊臂的远侧端部和夯实重物中的至少一者是否位于第一下落位置上面。可以经由旋转编码器确定夯实重物在第一下落位置处静止时的初始高度，且可以经由绞盘缆索将夯实重物提升至与该第一下落位置相关联的期望的下落高度。在被提升至该下落高度后，夯实重物可以下落到下落位置上。接着，夯实控制系统可以经由至少一个吊臂偏转传感器和压力传感器中的至少一者检测夯实重物已经被释放。可以经由绞盘缆索将夯实重物再次吊起至下落高度。当夯实重物正被再次吊起时，旋转编码器可以用以测量绞盘缆索在夯实重物初始提升离开地面时的放出长度。基于该放出长度，可以确定夯实重物的当前高度。在每次下落之后，夯实控制系统可以确定是否已满足第一目标参数。
根据一组实施方式，该系统还可包括通信地联接至夯实控制系统的站点网关，该站点网关将夯实控制系统连接至通信网络。该夯实控制系统还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：接收至少一个更新的动力夯实计划参数，其中，该至少一个更新的动力夯实计划参数引起对第一目标参数和多个下落位置中的至少一个下落位置的定位中的至少一者的变化。相应地，夯实控制系统还能够发送吊臂的远侧端部的位置、远侧端部的吊臂偏转、远侧端部高度、绞盘缆索的放出长度、和液压管路的管路压力中的至少一者。其它的实施方式可以采用摩擦传动深度传感器，该摩擦传动深度传感器操作性地联接至绞轮，绞盘缆索围绕绞轮卷绕成旋转编码器。
在一组实施方式中，该系统还可包括至少一个全球导航卫星系统接收器，其中，该至少一个全球导航卫星系统接收器还包括至少一个位置传感器以及至少一个吊臂偏转传感器，该至少一个全球导航卫星系统接收器与操作性地联接至夯实起重机的壳体组件的至少一个全球导航卫星系统天线、以及操作性地联接至吊臂的远侧端部的至少一个全球导航卫星系统天线进行通信。在另外的实施方式中，夯实控制系统还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：经由压力传感器基于液压管路的管路压力，识别夯实重物何时初始提升离开地面；经由至少一个吊臂偏转传感器，基于远侧端部的吊臂偏转，识别该夯实重物何时初始提升离开地面；以及至少部分地基于管路压力和吊臂偏转中的至少一者确定用以测量放出长度的触发点，从该触发点确定夯实重物的当前高度。在一些实施方式中，夯实控制系统还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：经由至少一个吊臂偏转传感器确定吊臂偏转，其中，该吊臂偏转指示吊臂的远侧端部的竖向位移量；以及经由至少一个位置传感器确定在触发点处的远侧端部高度。
根据另一组实施方式，夯实控制系统还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：确定夯实重物下落的总下落计数，其中，只有当针对夯实重物已经完成提升周期且夯实重物的当前高度低于初始高度时，才对夯实重物下落进行计数。在一些实施方式中，另外只有当下落高度高于初始高度超过阈值时，才可对夯实重物下落进行计数。
在另一组实施方式中，夯实控制系统还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：至少部分地基于夯实重物的当前高度，确定多个夯实重物中的第二夯实重物以在随后的下落中使用；以及经由压力传感器和至少一个吊臂偏转传感器中的至少一者识别多个夯实重物中的哪个夯实重物正被吊起。在一组实施方式中，这些指令还可由至少一个处理器执行以：基于至少一个位置传感器，自动地将夯实起重机导航至接近于第一下落位置的位置；以及经由壳体组件和吊臂提升系统，自动地将吊臂的远侧端部定位在第一下落位置上面。在各个实施方式中，目标参数包括最小下落计数、最大下落计数、总下落计数、下落间高度变化、目标高度和总高度变化中的至少一者。在一些实施方式中，可以从夯实重物的顶面或底面测量初始高度和当前高度。
在另一方面中，提供了一种动力夯实控制器，该动力夯实控制器与至少一个位置传感器、至少一个吊臂偏转传感器、旋转编码器以及压力传感器进行通信。该动力夯实控制器还可包括：至少一个处理器；以及永久性计算机可读介质，该永久性计算机可读介质上编码有包括指令集的计算机软件。该指令集能够由至少一个处理器执行以识别多个下落位置中的第一下落位置，该第一下落位置与第一目标参数相关联。该动力夯实控制器接着可以经由至少一个位置传感器确定夯实重物和保持该夯实重物的夯实起重机的吊臂的远侧端部中的至少一者是否位于第一下落位置上面。可以从旋转编码器确定夯实重物在第一下落位置处静止时的初始高度。可以经由绞盘缆索将夯实重物提升至与第一下落位置相关联的下落高度。该动力夯实控制器接着可以经由至少一个吊臂偏转传感器和压力传感器中的至少一者检测何时夯实重物已被释放。在释放之后，可以经由绞盘缆索将夯实重物再次吊起至下落高度。可以通过旋转编码器测量绞盘缆索在夯实重物初始提升离开地面时的放出长度。可以至少部分地基于绞盘缆索的放出长度，确定夯实重物的当前高度。因此，该动力夯实控制器能够确定是否满足第一目标参数。
在一组实施方式中，该指令集还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：经由压力传感器基于液压管路的管路压力，识别夯实重物何时初始提升离开地面。夯实系统还可经由至少一个吊臂偏转传感器基于远侧端部的吊臂偏转，识别该夯实重物何时初始提升离开地面。然后至少部分地基于管路压力和吊臂偏转中的至少一者，可以确定用以测量放出长度的触发点，从该触发点确定夯实重物的当前高度。在其它实施方式中，该指令集还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：经由至少一个吊臂偏转传感器确定吊臂偏转，其中，该吊臂偏转指示吊臂的远侧端部的竖向位移量。因此，基于至少一个位置传感器，可以确定在触发点处的远侧端部高度。在另一组实施方式中，该指令集还可包括能够由至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：确定夯实重物下落的总下落计数，其中，只有当针对夯实重物已经完成提升周期且夯实重物的当前高度低于初始高度时，才对夯实重物下落进行计数。
在另一方面中，提供了用于动力夯实的方法。在各个实施方式中，该方法可以包括经由动力夯实控制器识别多个下落位置中的第一下落位置，该第一下落位置与第一目标参数相关联。然后，可以经由至少一个位置传感器确定夯实重物和夯实起重机的吊臂的远侧端部中的至少一者是否位于第一下落位置上面，其中，该吊臂的远侧端部经由绞盘缆索吊起该夯实重物。可以基于旋转编码器确定夯实重物在第一下落位置处静止时的初始高度。可以经由绞盘缆索将夯实重物提升至针对第一下落位置限定的下落高度。接着，可以经由压力传感器和至少一个吊臂偏转传感器中的至少一者检测夯实重物已被释放。可以经由绞盘缆索将夯实重物再次吊起至下落高度。可以经由旋转编码器测量绞盘缆索在夯实重物初始提升离开地面时的放出长度。接着，可以至少部分地基于绞盘缆索的放出长度来确定夯实重物的当前高度。接着，可以确定是否已经满足第一目标参数。
在一组实施方式中，该方法还可包括经由压力传感器基于吊臂提升系统的液压管路的管路压力，识别夯实重物何时初始提升离开地面。在其它实施方式中，该方法可以经由至少一个吊臂偏转传感器基于吊臂偏转来识别该夯实重物何时初始提升离开地面。然后，至少部分地基于管路压力和吊臂偏转中的至少一者，可以确定用以测量放出长度的触发点，从该触发点确定夯实重物的当前高度。在另一组实施方式中，可以经由至少一个吊臂偏转传感器确定吊臂偏转，其中，该吊臂偏转指示吊臂的远侧端部的竖向位移量；以及可以经由至少一个位置传感器确定在触发点处的远侧端部高度。在另一组实施方式中，该方法包括经由动力夯实控制器确定夯实重物下落的总下落计数，其中，只有当针对夯实重物已经完成提升周期且夯实重物的当前高度低于初始高度时，才对夯实重物下落进行计数。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所讨论的实施方式进行各种改动和添加。例如，尽管上述的实施方式涉及特定的特征，但本发明的范围还包括具有不同的特征组合的实施方式以及不包括上述特征中的全部特征的实施方式。
附图说明
参考说明书的剩余部分以及附图，可以实现对具体实施方式的性质和优势的进一步理解，在附图中，相同的附图标记用来指代相似的部件。在一些情况下，附属标签与附图标记相关联，以表示多个相似部件中的一个部件。当参考附图标记且对存在的附属标签没有说明时，意图指代所有这样的多个相似部件。
图1是根据各个实施方式的用于自动化的动力夯实的系统的示意性框图；
图2是根据各个实施方式的用于自动化的动力夯实的系统中的传感器的替选布置的示意性框图；
图3是根据各个实施方式的夯实起重机部署的示意图；
图4A是根据各个实施方式的用于自动化的动力夯实的系统的方法的流程图；
图4B是根据各个实施方式的用于识别触发点的方法的流程图；
图4C是根据各个实施方式的用于确定吊臂偏转和远侧端部高度的方法的流程图；
图4D是根据各个实施方式的用于确定总下落计数的方法的流程图；以及
图5是根据各个实施方式的用于动力夯实控制器的计算机硬件的示意性框图。
具体实施方式
尽管已经在上文概述了某些实施方式的各个方面和特征，但下面的详细描述更详细地示出了一些示例性实施方式以使本领域的技术人员能够实践这样的实施方式。所描述的示例用于说明性目的且不意图限制本发明的范围。
在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了大量具体细节，以提供对所描述的实施方式的透彻理解。然而，本领域的技术人员将明白，本发明的其它实施方式可以脱离这些具体细节中的一些细节而实践。在其它情况下，以框图形式示出某些结构和装置。本文描述了一些实施方式，并且尽管各个特征归于不同的实施方式，但应当明白，关于一个实施方式描述的特征也可以与其它实施方式合并。然而，由于同样的原因，任何描述的实施方式的单个特征或多个特征都不应当被视为对本发明的每个实施方式而言必不可少，这是因为本发明的其它实施方式可以省略这样的特征。
除非另有指示，否则本文中用来表述量、尺寸等的所有数值应当被理解为在所有情况下通过术语“约”而改变。在本申请中，除非另有明确说明，否则单数的使用包括复数；除非另有指示，否则术语“和”以及“或”的使用意指“和/或”。而且，术语“包括”以及诸如“被包括”等其它形式的使用应当被视为非排他性的。而且，诸如“元件”或“部件”等术语涵盖包括一个单元的元件和部件、以及包括多于一个单元的元件和部件，另有明确说明除外。
下文提出的各个实施方式提供了动力夯实系统以及方法，其中，现场与场外相互连接以传送计划、指令、测量和结果。例如，在一组实施方式中，手动操作网格布局可以被消除，有利于在开始夯实机操作之前远程处理操作网格。夯实机自身可以创建并读取操作网格，以导航至下落位置并且与下落位置自对齐，由此消除了手动布局误差并且提高了下落位置对齐的精度以及在每个下落位置处的地面位移的一致性。
在一些组实施方式中，夯实机还可以包括将夯实机导向下落位置的机载导航系统。在夯实机是具有吊臂的移动式起重机的实施方式中，导航系统还可以操作以将吊臂的远侧端部定位在正确的下落位置上面。在一些实施方式中，通过导航系统可以实现优于0.05m的位置精度。
在另外的实施方式中，可以从机器捕获的数据、以符合工程规范所需的精度计算地面位移高度，这消除了手动测量下落间位移以及总地面位移的要求。而且，与从下落位置或夯实重物的初始表面高度的相对位移不同，可以确定绝度高度，因此还提供了各个下落位置之间的一致性。
以此方式，在各个实施方式中，可以针对在每个下落位置处的每次下落而自动地捕获和计算对于每个下落位置的测量数据。就进度而言，下落间位移可以在每次下落之后被计算，且可以向操作者提供直接反馈。下落的次数也可以自动地被计数和捕获。捕获的测量数据可以通过通往站点网关的有线连接或无线连接而被传送至中央数据库，从而从远程位置提供对项目的监督。在一些另外的实施方式中，捕获的测量数据还可以被地质分析程序访问，该地质分析程序可以用来评估在被夯实的区域下面的土地状况。
在另一些组的实施方式中，正在被使用的夯实重物的类型可以由夯实机的各个传感器识别。例如，夯实重物的质量可以被确定，并且可以与针对正在被夯实的区域设计的夯实重物相比较。在一些另外的实施方式中，与针对下落位置的目标位移相比，可以基于下落间位移或总地面位移，向操作者建议夯实重物的类型。在一些实施方式中，操作者或项目管理者可以被通知，对于该过程，他们正在使用错误类型的夯实重物，这识别并避免了错误的夯实重物类型的有意或无意的使用。
而且，室外作业和后台操作二者中的生产力提高以及过程步骤的减少允许以较快的速度完成下落位置。还可以降低人力需求(包括现场人员需求和场外人员需求)以及机器操作成本(诸如燃料、维护和服务)。
图1示出了根据各个实施方式的自动化的动力夯实系统100。系统100包括夯实控制器105、至少一个位置传感器110、至少一个吊臂偏转传感器115、旋转编码器120以及压力传感器125。系统100还可包括可选的站点网关130、通信网络135、远程管理系统140、以及场外后处理145。
根据各个实施方式，夯实控制器105可以位于现场，附接至夯实机。在一组实施方式中，夯实机可以是具有操作性地联接至壳体组件的吊臂的移动式起重机。在各个实施方式中，该吊臂可以是能够上升和下降、以及伸出和缩回的伸缩吊臂。移动式起重机还可包括用于使吊臂上升和下降、以及伸出和缩回的吊臂提升系统。该提升系统可以包括但不限于液压泵和液压缸、机电伺服电动机以及本领域中已知的其它可替选的致动方案。在一些实施方式中，壳体组件还可以围绕移动式起重机的基部旋转。
在各个实施方式中，夯实控制器105可以包括夯实机的操作者控制的至少一部分。夯实控制器105可以通信地联接至至少一个位置传感器110、至少一个吊臂偏转传感器115、旋转编码器120以及压力传感器125中的每一者。在各组实施方式中，夯实控制器105可以是具有一个或多个微处理器且利用软件编程成管理夯实机的动力夯实操作的计算机设备。在其它组实施方式中，夯实控制器105可以是操作者的终端设备，诸如平板电脑、手提电脑或个人移动设备(诸如智能电话)。在其它实施方式中，夯实控制器105可以是专用硬件设备，诸如但不限于片上系统(SoC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或编程成管理夯实机的动力夯实操作的其它类似的可编程嵌入式系统。
根据各个实施方式，至少一个位置传感器110可以操作性地联接至夯实机，以确定夯实机的地理位置。在实施方式中，在夯实机是移动式起重机的情况下，至少一个位置传感器110能够确定吊臂的远侧端部的位置、壳体组件的位置或者上述二者。根据一组实施方式，至少一个位置传感器110可以包括但不限于一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)接收器和一个或多个GNSS天线。一个或多个GNSS接收器和天线可以采用各种导航系统，各种导航系统包括但不限于全球定位系统(GPS)、GLONASS、伽利略系统和北斗系统。
在夯实机采用吊臂的各个实施方式中，至少一个吊臂偏转传感器115可以检测吊臂的远侧端部的偏转。在一组实施方式中，该偏转可以被测量为吊臂的远侧端部的实时高度。在其它实施方式中，该偏转可以通过测量吊臂的远侧端部所经受的应变而确定。因此，在一组实施方式中，类似于至少一个位置传感器110，至少一个吊臂偏转传感器115可以采用能够在(不限于)GPS、GLONASS、伽利略系统或北斗系统中操作的一个或多个GNSS接收器和一个或多个GNSS天线。在其它组实施方式中，至少一个吊臂偏转传感器115可以包括压电传感器、电测应变仪、流体应变仪、光学应变仪或其它类似设备。
根据各组实施方式，旋转编码器120可以操作性地联接至夯实机的绞盘缆索、绞轮、或其它合适的结构，以测量绞盘缆索放出长度或重绕的绞盘缆索长度。例如，旋转编码器120可以包括但不限于摩擦传动深度传感器、光编码器、磁编码器、电容式编码器、其它机械编码器、或其它合适的角度传感器设备中的任一者。在一组实施方式中，旋转编码器120可以是摩擦传动深度传感器，该摩擦传动深度传感器可以被安装成与吊臂的远侧端部处的绞轮进行摩擦接触，因此提供了通过夯实机放出和重绕的绞盘缆索的长度的准确测量。根据一些实施方式，通过旋转编码器120进行的测量可以与至少一个位置传感器110以及至少一个吊臂偏转传感器115的测量相组合，以确定该夯实重物在第一次下落之前的精确高度、以及该重物在每一下落位置处的每一次下落之后的高度。高度信息则可以提供下落间位移值以及总地面位移值。在一些实施方式中，高度测量可以从夯实重物的顶面进行，而在其它实施方式中，测量可以从夯实重物的底面进行。在另一组实施方式中，下落位置的高度测量可以基于夯实重物的测量高度而确定。
在各个实施方式中，压力传感器125可以通信地联接至夯实机的吊臂提升系统，以测量并确定当将夯实重物从地面提升时的绞盘缆索的移动和松弛度。在各个实施方式中，夯实重物可以经由起重机吊钩或其它合适的方法而钩于绞盘缆索。因此，在将夯实重物钩于绞盘缆索之后，操作者可以依赖于来自压力传感器125的确定何时该绞盘缆索被拉紧且在夯实重物的满负载下的测量，而逐渐地以连续的方式或步进的方式重绕该绞盘缆索。例如，在采用液压吊臂提升系统的实施方式中，该压力传感器125可以联接至液压缸的液压管路。在其它实施方式中，例如在使用基于伺服电动机的吊臂提升系统的实施方式中，代替压力传感器125，可以采用反馈信号监控器来监控来自伺服驱动装置处的伺服电动机的反馈和管路移动。在一组实施方式中，压力传感器125可以内置于移动式起重机的吊臂提升系统的液压管路中。在一些实施方式中，可以以100Hz的更新率来监控液压管路的压力曲线，以确定在将绞盘缆索重绕时，何时绞盘缆索松弛且何时绞盘缆索通过夯实重物而处于负载下。因此，基于该压力曲线，夯实控制器105可以确定何时将夯实重物从地面提升且何时将夯实重物从绞盘缆索释放。在其它组实施方式中，来自压力传感器125的测量可以与至少一个吊臂偏转传感器115组合使用，以确定触发点，从该触发点起经由旋转编码器120在第一次下落之前以及在每一随后的下落之后测量夯实重物的高度或下落位置表面的高度。在另外的实施方式中，还可以采用压力传感器125来基于压力曲线确定在每一下落位置所完成的下落次数。
在各个其它组实施方式中，系统100可以包括传感器集线器(未示出)，该传感器集线器通信地联接至至少一个位置传感器110、至少一个吊臂偏转传感器115、旋转编码器120、以及压力传感器125中的每一者。在一组实施方式中，该传感器集线器可以充当通往以及来自夯实控制器105的通信集线器。在一些实施方式中，该传感器集线器还可以调节提供给至少一个位置传感器110、至少一个吊臂偏转传感器115、旋转编码器120、以及压力传感器125中的每一者的电力，且向各个部件提供过电压保护。
根据一些组的实施方式，夯实控制器105可以可选地通信地联接至站点网关130。该站点网关130可以提供Wi-Fi、蓝牙、蜂窝、射频(RF)、或者其它无线通信能力中的至少一者，从而允许夯实控制器105通过通信网络135进行通信。在一组实施方式中，夯实控制器105可以经由通信网络135接收(不限于)数据模型、动力夯实计划、对动力夯实计划的改变和更新、远程操作指令以及其它场外通信。类似地，夯实控制器105还能够发送来自至少一个位置传感器110、至少一个吊臂偏转传感器115、旋转编码器120、以及压力传感器125中的每一者的测量、生产测量以及完工结果，以通过远程管理140查看。在一组实施方式中，站点网关130还可以允许(但不限于)远程访问能力，以有助于远程支持、故障诊断、操作者训练、以及操作者正在看的内容的实时视图。在以上实施方式中，通信网络135可以包括但不限于：局域网(“LAN”)，该局域网包括但不限于光纤网络或以太网；广域网(“WAN”)；无线广域网(“WWAN”)；虚拟网络，诸如虚拟专用网络(“VPN”)；互联网；内联网；外联网；公共交换电话网(“PSTN”)；红外线网络；无线网络，该无线网络包括但不限于在IEEE 802.11协议集、蓝牙协议、或任何其它无线协议中的任一协议下操作的网络；或者这些网络或其它网络的任意组合。
相应地，在各个实施方式中，远程管理140可以包括现场远程管理系统以及场外远程管理系统二者。例如，远程管理系统140可以位于现场且与夯实控制器105直接通信，而在其它实施方式中，远程管理系统140可以经由站点网关130而与夯实控制器进行通信。在另一组实施方式中，远程管理系统140可以经由站点网关130、通过通信网络135而与夯实控制器105通信。
根据各个实施方式，远程管理系统140可以包括场外后端建模的全部或部分、以及计划开发。例如，在一组实施方式中，远程管理系统140可以包括业务中心应用，该业务中心应用提供数据建模参数以创建表面模型，夯实模型，基于线路或点的信息，以及用于钻孔、打桩、土壤加固、分级控制、摊铺和夯实控制操作的相关计划。远程管理系统140还可以提供用于动力夯实操作的数据准备过程的管理。数据准备过程将以创建将由夯实机使用的合适的数据模型以及动力夯实计划开始。作为最低限度，动力夯实操作所需的数据模型将包括设计创建以及动力夯实计划创建。
根据各个实施方式，设计可以结合动力夯实计划而由机器操作者使用，以提供操作者在工作时所需的以及操作者在夯实机内输入的附加信息。例如，附加参数可以通过操作者经由夯实控制器基于由夯实控制器检索的测量信息而输入。设计可以包括线路、表面或走廊模型、回避区域。回避区域可以包括在地下的、在地面上的、或在空中的需要避开夯实机的物体或区域，或者指示项目区域的周边缺口。
在各个实施方式中，每个项目可以包括可以传送给多个不同的夯实机的一些动力夯实计划。在一组实施方式中，动力夯实计划可以限定工作包，该工作包待由指定给该工作包的多个夯实机中的一个或多个夯实机完成。动力夯实计划可以包括但不限于用于动力夯实计划的标识符、估计的操作参数以及操作网格。例如，在一组实施方式中，估计的操作参数可以包括但不限于每小时的夯实机和操作者成本、以及预计的生产指标，该预计的生产指标诸如操作效率因子、从下落位置到下落位置移动的预计时间、用于每次下落的预计时间、针对于每一下落位置的完成夯实的预计时间。
在一些组的实施方式中，动力夯实计划还可以生成用于有界区域的操作网格，基于用于该有界区域的限定边界，利用用于夯实的下落位置填充该有界区域。动力夯实计划还可以限定操作网格参数，根据该操作网格参数可以创建操作网格，该操作网格参数诸如但不限于操作网格到有界的夯实区域的适配、以及用以最大化生产产出的网格优化。在另一组实施方式中，动力夯实计划的至少部分(诸如操作网格)可以从简化的源数据创建，该简化的源数据诸如但不限于表示下落位置或网格图案的CAD或CSV点文件数据。
在另一组实施方式中，动力夯实计划还可以建立并指定针对操作网格的每一下落位置的目标参数。在一些实施方式中，每一下落位置可以包括用以跟踪目标测量以及完工测量的唯一标识符。可以针对每一下落位置提供位置信息，该位置信息还可以指示用于导航系统的精度目标。目标参数还可以包括所需的最小下落次数、最大下落次数以及目标下落次数。目标参数还可以指示下落间的目标高度变化、或目标最终高度。目标参数还可以为每次下落规定要使用的夯实重物的尺寸和重量、目标下落高度以及目标精度。
类似地，在各个实施方式中，场外后处理系统145可以包括自动化的动力夯实客户信息系统(automated dynamic compaction customer information system，ADCIS)。场外后处理系统145可以接收、管理、以及访问来自至少一个位置传感器110、至少一个吊臂偏转传感器115、旋转编码器120以及压力传感器125中的每一者的测量、生产测量和完工结果，以通过远程管理140查看。因此，在各个实施方式中，场外后处理145可以向远程管理140提供在每一个下落位置处以及用于作为整体的项目的生产、进展、以及质量的近实时跟踪。一旦已经针对下落位置或者针对整个项目地点而完成夯实，则夯实控制器115可以向场外后处理145指示，已经完成下落位置或者已经完成项目。然后场外后处理145可以生成用于给定的下落位置、或者用于作为整体的整个动力夯实计划的报告。在一组实施方式中，该报告可以至少包括质量度量、进度度量以及生产度量。对于完成的每一动力夯实位置，质量度量可以指示：夯实是否在对于X-Y位置的预期容差内完成；对于每次下落是否满足下落高度要求；总下落计数达到或超过所需的最小下落次数；下落间位移；以及总地面位移。动力夯实计划可以限定下落位置的总数、以及在每一下落位置处所需的下落的总次数。因此，进度度量可以基于成功完成的下落的次数而限定，诸如，如果在每一下落位置处完成所需的所有下落，则进度度量可以基于在预期的目标下落计数中的当前的总下落计数而限定。生产度量可以跟踪如在动力夯实计划中所限定和建模的各种生产速率、以及预期的完成时间。机器捕获的信息可以限定实际结果，然后可以将该实际结果与建模的、预期的生产速率和完成时间相比较。然后场外后处理145可以报告实际生产速率和完成时间与建模的生产速率和完成时间的偏差以及该偏差对动力夯实计划的预计完成可以具有的影响。
在另一组实施方式中，系统100还可以包括另外地与夯实控制器105进行通信的一个或多个倾斜传感器。在各个实施方式中，倾斜传感器可以检测吊臂角度、夯实机的壳体组件或基部的俯仰和横滚。另外地，倾斜传感器能够检测起重机相对于平面或甚至地面的倾斜角。
图2示出了根据各个实施方式的用于自动化的动力夯实的系统200中的至少一个位置传感器210以及至少一个吊臂偏转传感器215的替选布置。系统200包括夯实控制器205、包含至少一个位置传感器210与至少一个吊臂偏转传感器215的GNSS接收器220、吊臂天线225、机身天线230以及GNSS基站235。
根据一组实施方式，单个GNSS接收器220可以包括至少一个位置传感器210以及至少一个吊臂偏转传感器215二者。因此，该至少一个位置传感器210以及至少一个吊臂偏转传感器215二者可以共同利用吊臂天线225、机身天线230、或者吊臂天线225和机身天线230二者。GNSS接收器220可以操作性地联接至夯实机的基部或壳体组件。在各个实施方式中，GNSS接收器220可以确定用于壳体组件和吊臂的远侧端部二者的位置信息、取向信息和高度信息。GNSS接收器220还可以通信地联接至GNSS基站235。GNSS接收器还可以从GNSS基站235接收GNSS位置校正。
在一组实施方式中，机身天线230可以操作性地联接至夯实机的壳体组件，而吊臂天线225可以操作性地联接至吊臂的远侧端部。吊臂天线225和机身天线230可以与GNSS接收器220以及GNSS基站235中的一者或两者通信，其中，GNSS基站235具有其自身的GNSS接收器。因此，与GNSS基站235组合的GNSS接收器220能够为操作者提供导航控制，或者自动地将夯实机移动并定位在下落位置上。
在一组实施方式中，GNSS接收器220以及GNSS基站235可以与倾斜传感器组合使用，如在上文关于图1描述的。GNSS接收器220、GNSS基站235以及倾斜传感器一起能够实时地确定下落位置并将该下落位置与吊臂的远侧端部的实际位置相比较。在一些实施方式中，由GNSS接收器220以及GNSS基站235提供的用于吊臂的远侧端部或夯实机的壳体组件的位置信息可以包括但不限于指示至少经度位置和纬度位置的地理坐标、或者如在船位推算方法中的相对位置数据。在另外的实施方式中，可以将导航控制提供给操作者，指示夯实机向前移动、向后移动、向左移动和向后移动，或通过壳体组件的旋转而旋转吊臂，将吊臂的远侧端部与下落位置对齐。
图3示出了根据各个实施方式的自动化的动力夯实系统300的夯实起重机部署。系统300包括移动式夯实起重机305，该移动式夯实起重机305具有壳体组件310和吊臂315、夯实重物320、绞盘缆索325、绞轮330、第一下落地面位移335、第二下落地面位移340、第三下落地面位移345、夯实表面350、吊臂的近侧端部355、吊臂的远侧端部360、吊臂提升系统365、以及操作室370。
根据各组实施方式，夯实机可以是具有壳体组件310的移动式夯实起重机305，吊臂315操作性地联接至该壳体组件310。在一些实施方式中，壳体组件310可以围绕着移动式夯实起重机305的基部旋转，从而使吊臂315围绕着移动式夯实起重机305的基部旋转，而无需移动或重定位移动式夯实起重机本身。在各个实施方式中，吊臂315可以是能够上升和下降、伸出和缩回的伸缩吊臂。吊臂提升系统365还可以操作性地联接至吊臂315，以使吊臂315上升和下降、伸出和缩回。如上文关于图1所描述的，在各组实施方式中，提升系统365可以包括但不限于液压泵和液压缸、机电伺服电动机等。
在各个实施方式中，夯实重物320可以钩于绞盘缆索325，从而通过吊臂315提升、移动和定位。夯实重物320可以包括但不限于质量大的坠物或其它合适的质量大的物体，它们如本领域的技术人员所知，适合于动力夯实应用。在一些实施方式中，可以利用起重机吊钩来将夯实重物320钩于绞盘缆索325。接着，绞盘缆索325可以联接至在吊臂315的远侧端部360处的绞轮330。夯实重物320可以被提升至预定的下落高度，且当达到该预定的下落高度时，夯实重物320可以通过起重机吊钩释放并且下落到期望的下落位置。在与地面350发生撞击时，夯实重物320可以引起第一下落地面位移335，从而在期望的下落位置处使地面350移位至其下方。可以重复该过程，产生第二下落地面位移340、第三下落地面位移345，以此类推，直到对于该下落位置已满足目标参数或目标参数的组合。在各个实施方式中，如关于图1所描述的，目标参数可以包括但不限于最终目标高度、总地面位移、下落间的目标高度变化、下落间的目标地面位移、目标总下落计数、所需的最小下落次数、最大下落次数。在所描述的实施方式中，目标最终高度表示为从夯实重物320的开始高度计的深度z。一旦已经达到目标最终高度，则夯实起重机305或吊臂315可以根据动力夯实计划，而重新定位在随后的下落位置上以进行夯实。
根据各组实施方式，按照图1到图3，夯实控制器105、夯实控制器205可以位于操作室370内，或者可以是由夯实起重机305的操作者携带的移动设备。至少一个位置传感器110，诸如GNSS接收器220和GNSS天线225、GNSS天线230，可以联接至吊臂315、壳体组件310，或者在操作室370内。在各个实施方式中，吊臂天线225可以操作性地联接至吊臂315的远侧端部360，机身天线230可以操作性地联接至壳体组件310、操作室370或夯实起重机305的基部。GNSS接收器220可以联接至壳体组件310，或者可以位于操作室370内。类似地，至少一个吊臂偏转传感器115可以包括GNSS接收器220、吊臂天线225和机身天线230。在至少一个吊臂偏转传感器115、至少一个吊臂偏转传感器215包括各种应变仪的实施方式中，该至少一个吊臂偏转传感器115、至少一个吊臂偏转传感器215可以操作性地联接至吊臂315的至少远侧端部360，或者可以覆盖吊臂315的全部剩余部分或一部分剩余部分。旋转编码器120还可以在吊臂315的远侧端部360处操作性地联接至绞轮330或绞盘缆索325。在旋转编码器120为摩擦传动深度传感器的实施方式中，该摩擦传动深度传感器可以被安装成使得摩擦传动轮的接触边缘与绞轮330的一个面沿着该面的周边边缘进行摩擦接触。本领域的技术人员将明白，在其它实施方式中可以采用其它的布置，上述实施方式不应当被视为是限制性的。例如，在其它组实施方式中，摩擦传动深度传感器可以包括带槽的接触轮，绞盘缆索325本身可以穿过该带槽的接触轮。在其它实施方式中，在摩擦传动深度传感器和绞轮330之间可以进行边缘对边缘接触。在其它实施方式中，可以采用其它类型的旋转编码器，从而允许采用甚至更多的可替选的布置。在各个实施方式中，压力传感器125可以与吊臂提升系统365进行流体连通。在采用液压缸的实施方式中，压力传感器可以操作性地联接至为液压缸供料的液压管路，因此监控去往液压缸的液压。在吊臂提升系统365被伺服电动机驱动的实施方式中，压力传感器125可以监控由吊臂315的移动引起的伺服驱动信号和信号反馈，而非监控压力。
在另一组实施方式中，GNSS接收器220、GNSS吊臂天线225、以及GNSS机身天线230可以与GNSS基站235组合使用，以确定关于壳体组件310、以及吊臂315的远侧端部360二者的位置取向以及高度信息。GNSS接收器220还可通信地联接至夯实控制器105、夯实控制器205。因此，在一些实施方式中，夯实控制器105、夯实控制器205能够向操作室370中的操作者提供导航方向。在一些另外的实施方式中，夯实控制器105、夯实控制器205以及GNSS接收器220能够自动地导航移动式夯实起重机305并将其驱动就位，并且进一步使吊臂315的远侧端部360定位成与期望的下落位置对准。根据一组实施方式，移动式夯实起重机305、吊臂315以及吊臂315的远侧端部360可以移动就位，从而和与期望的下落位置(如动力夯实计划中所指示)相关联的地理坐标相匹配。
由自动化的动力夯实系统100、自动化的动力夯实系统200、自动化的动力夯实系统300提供的优于常规的动力夯实方法的关键能力可以包括(但不限于)以落在规定的动力夯实容差要求内的准确度和/或精度来确定高度和高度变化的能力和方法。尽管夯实深度或高度、地面位移、下落间的高度、以及下落间的位移的测量可以手动完成，但常规的手动测量是内在地不准确的且不一致的、易于出现人为误差以及在测量个体之间有变动。因此，自动化的动力夯实系统提供了全新的方法，该全新的方法实现了传感器融合技术从而从机械测量的管路压力、吊臂偏转、位置信息、绞盘缆索放出长度的传感器融合分析而准确地确定高度和地面位移，这在常规的方法下将是不可能的。
例如，当夯实重物320在地面350上静止时，当绞盘缆索325在夯实重物320的负载下拉紧时，必须测量夯实重物320的高度。因此，基于所检测的吊臂偏转和在吊臂提升系统365处的管路压力，夯实控制器105、夯实控制器205可以确定触发点，在该触发点处应当进行高度长度测量。当夯实重物320被提升时，可以近实时地确定该触发点。另外的能力包括但不限于确定绞盘缆索325通过夯实重物320的拉伸、确定目标下落高度的一致性、确定是否将下落计算为总下落计数的一部分、确定绞盘缆索325的放出速率、以及提供操作者界面，其中，通过该界面来操作夯实起重机305，从而为操作者提供对吊臂315的位置以及夯实重物320的位置、精确的导航信息以及导引工具、对于下落计数的指示符、目标下落计数、吊臂315的倾角、对于下落位置的高度测量、以及在对于特定的下落位置的动力夯实计划中可得到的其它目标参数的可视化。
根据各组实施方式，动力夯实系统100、动力夯实系统200、动力夯实系统300可以通过如下来初始化：首先测量夯实起重机305以及夯实重物320以确定它们的几何形状和尺寸。在一些实施方式中，吊臂天线225以及机身天线230的位置被测量，以确定GNSS天线225、GNSS天线230相对于壳体组件310、吊臂315以及吊臂315的远侧端部360的位置。在一些另外的实施方式中，可以确定“工具位置”。工具位置可以指示夯实起重机305上的一点(例如，吊臂315的远侧端部360)，从该点确定夯实重物320的地理位置。因此，工具位置可以用来将夯实重物320定位在对于每个下落位置的正确位置。例如，在一组实施方式中，当夯实重物320从绞盘缆索325悬吊时，从顶部正视图观看时，工具位置可以被确定为居于绞盘缆索325的静止位置之间的中心。
根据各个实施方式，旋转编码器120可以通过将夯实重物320提升经过限定的距离而校准，该限定的距离被标记且在绞盘缆索325或绞轮330中的任一者上测量。一旦已经达到标记的位置，则可以计算由旋转编码器120测量的距离与实际的测量距离之间的比率。该比率可以用来调节夯实重物320的高度的随后的测量。
在各个实施方式中，压力传感器125也可以被校准以识别提升序列中的“关键点”，以产生压力曲线，该压力曲线可以用来确定用于在升起(当夯实重物320在每个提升序列期间离开地面时)以及释放(当夯实重物320在每个提升序列期间在提升周期的顶部从绞盘缆索325释放时)时进行的夯实重物320的高度测量的触发点。这些测量能够在第一下落序列之前以及在每个下落序列之后，计算夯实重物320在其静止位置的实际高度。这接着可以用来确定对于每次下落的下落间位移、总地面位移、下落距离、以及夯实重物320在每个下落位置处针对每次下落而下降的距离。
在一些另外的实施方式中，吊臂315的远侧端部360的吊臂偏转可以被校准，以确定在提升周期期间吊臂315的远侧端部360移位的距静止位置的距离。与远侧端部360的静止位置相关的识别和校准可以用来进一步确定触发点。在一组实施方式中，吊臂偏转可以被测量为吊臂天线225在夯实重物320正通过夯实起重机305而提升时的竖向位移。
在另一组实施方式中，可以对于要使用的每种夯实重物320而进行夯实重物校准。夯实重物320的类型可以包括不同质量的重物，诸如但不限于1000kN、2000kN、3000kN的夯实重物320。夯实重物校准可以用来识别使用的夯实重物320的类型以及在每个下落位置要使用的夯实重物320的类型。夯实重物320的识别还可以确保根据下落位置的动力钻孔计划采用正确类型的夯实重物320。
根据一组实施方式，在已经校准压力传感器125之后，可以采用压力传感器125来测量并监控液压管路压力、伺服驱动信号或吊臂提升系统365的其它类似信号。在采用液压缸和液压管路的实施方式中，压力传感器125可以生成在夯实重物320的提升序列期间检测到的液压管路压力的压力曲线。在一组实施方式中，压力曲线可以示出从大约3巴的初始未加负载的静止值到夯实重物320完全加载至绞盘缆索325时的大约190巴的负载峰值的上升的液压管路压力。在提升过程的剩余部分中，压力水平可以维持在190巴的值，直到夯实重物320被释放。一旦释放，则压力水平快速下降且返回到未加负载的静止值。在提升过程的开始，压力水平在多达3秒的时段中可以快速增大，直到一旦已经将夯实重物320完全提升离开地面而达到负载峰值。压力上升时段对应于绞轮330拉紧绞盘缆索325时测量的压力水平，且吊臂315的远侧端部360偏转以有助于将夯实重物320提升离开地面350。
根据另一组实施方式，可以确定触发点以开始在旋转编码器120处的高度测量过程。在一组实施方式中，吊臂315的远侧端部360开始偏转的点可以用来确定提升周期中的用来触发在地面上的夯实重物320的高度测量的最佳点。触发点可以被选择成，在该触发点，绞盘缆索325可以被拉紧、但不完全张紧或拉伸。在一些实施方式中，单独的压力信号可以足以确定该触发点。在其它实施方式中，单独的压力信号可不足以测量提升周期的开始，吊臂偏转曲线可以与压力曲线组合使用以确定合适的触发点。在提升周期的释放终点，压力曲线在夯实重物320被释放时几乎立即自动地下降，并非常清楚地指示：夯实重物320已经被释放的点，旋转编码器120、以及至少一个吊臂偏转传感器115、至少一个吊臂偏转传感器215或GNSS吊臂天线225的位置可以被测量的时间。
在各个实施方式中，至少一个吊臂偏转传感器115、至少一个吊臂偏转传感器215可以在多个提升周期中测量吊臂偏转，以确定夯实重物320的高度以及生成偏转曲线，该偏转曲线示出吊臂315的远侧端部360的距离初始的、未加负载的静止位置的位移。当夯实重物320被提升且到达夯实重物320的释放点时，吊臂315通过绞盘缆索325的拉紧而负载有夯实重物320。因此，在一组实施方式中，偏转曲线可以遵循吊臂315的远侧端部360处的预期行为的重复周期。该偏转曲线还可展现两个不同的平稳时期。较低的平稳时期可以指示吊臂315的远侧端部360在夯实重物320的满负载时的位置。较高的平稳时期可以对应于在夯实重物320在地面上时或者已经释放夯实重物320之后的吊臂315的未加负载的静止位置。在一些另外的实施方式中，当夯实重物320在提升周期的顶部被初始释放时，可以在该较高的平稳时期之前引起尖峰。夯实重物320的释放可以引起吊臂315的远侧端部360处的弹性作用，使得该远侧端部360向上偏转越过该静止位置、以及向后下偏转低于静止位置，以此方式振荡直到达到该静止位置。
在各个实施方式中，旋转编码器120可以用来确定距离如上所述确定的触发点的高度。在采用深度传感器的实施方式中，可以将测量的深度反向，以得出夯实重物320的高度。
根据一组实施方式，在夯实重物320被吊起到期望的下落高度时的提升周期的顶部、由旋转编码器120测量的吊臂315的远侧端部360的高度，可以从下落到下落而发生“漂移”。在一些实施方式中，在每次提升的顶部的吊臂315的远侧端部360的峰值高度可以被测量为逐渐降低。在一组实施方式中，夯实起重机305可以经历随着时间进行的下落之间的移动、吊臂315的倾角的变化、或夯实起重机305的“下沉”。在这些情况下，基于来自吊臂天线225的高度以及机身天线230的高度的GNSS接收器220的测量或者还与一个或多个倾斜传感器组合，可以应用高度校正。然而，在其它实施方式中，该漂移可以不归因于夯实起重机305的移动、吊臂倾角的变化或下沉。例如，在各个实施方式中，漂移可以由以下引起：旋转编码器120的漂移；绞盘缆索325从绞轮330的滑动，或者旋转编码器120从绞轮330的滑动；或者绞盘缆索325在负载下张紧时的拉伸。
在绞盘缆索325与绞轮330之间、或旋转编码器120与绞轮330之间发生滑动的实施方式中，该滑动可以被识别为旋转编码器120的测量的放出长度随着时间发生的“跳跃”或“跨步”。在绞盘缆索325在负载下拉伸的实施方式中，该拉伸可以通过旋转编码器120而被测量为额外的绞盘缆索325。当夯实重物320被释放时，绞盘缆索325返回到其未拉伸的状态。因此，当将绞盘缆索325降低以重新吊起夯实重物320时，旋转编码器120可以不测量绞盘缆索325的释放时失去的拉伸。这引起了深度/高度变化，该深度/高度变化将其本身显示为连续降低的峰值高度值从提升周期到提升周期的漂移。
根据一组实施方式，为了校正由于滑动和拉伸引起的漂移，假设由吊臂天线225给出的在提升周期的顶部的远侧端部高度从由旋转编码器120给出的从下落间的测量高度有固定的偏移。因此，来自旋转编码器120的所测量的深度/高度可以针对于从初始记录的偏移到报告的远侧端部高度的任何偏差而校正。
在各个实施方式以及系统布置中，已经识别另外的误差来源，包括但不限于：从吊臂315的远侧端部360处的吊臂天线225的高度的下落高度偏移的不一致；绞盘缆索325在提升周期中的早期拉伸；来自GNSS接收器220、倾斜传感器、旋转编码器120、压力传感器125、至少一个位置传感器110、以及至少一个吊臂偏转传感器115的测量的数据相关误差；GNSS高度误差；机器主体倾斜；触发点确定的误差；绞合电缆；倾斜的重物；以及孔塌落。在各个实施方式中，夯实控制器105、夯实控制器205可以校正这些误差。
例如，在一些实施方式中，通过采用各种插值方法，可以校正由旋转编码器120、压力传感器125、GNSS接收器220的巡检速度的变动所引入的数据相关误差。例如，在一组实施方式中，GNSS接收器220以及旋转编码器120可以以7Hz进行监控，而压力传感器可以以100Hz进行测量。因此，在该情况下，线性插值可以是合适的。通过考虑所报告的高度的变化，可以解决GNSS高度误差。在一组实施方式中，静力环境(不移动或不振动)中的实时动态(RTK)GNSS可以提供位置的精度规格+/-0.008m以及高度的精度规格+/-0.015m。在GNSS接收器220和吊臂天线225位于夯实起重机305上时，可以降低精度。这可以被视为所呈现的GNSS曲线中的噪声。在一组实施方式中，在一些下落时释放重物之后，对于吊臂高度中的两个平稳时期(加负载的高度和未加负载的高度)，GNSS高度值可以偏移约0.1m。这看起来好像GNSS不能正确地“固定”。由于吊臂天线225受到的影响可以大于机身天线230受到的影响，因此在重物释放之后的高频率振荡期间，通过两根天线之间的水平基线和竖直基线的测量以及在开始随后的提升周期之前等待GNSS稳定，可以将变化隔离开。在另一组实施方式中，机器主体倾斜可以通过倾斜传感器或机身天线230跟踪。在重复的提升周期期间可以监控机身天线230的高度，以确定当将夯实重物320载入到吊臂315上时的高度变化。在一组实施方式中，机身天线230在每个提升周期期间可以平均向上移动0.019m，且正如预期的，沿着与吊臂天线225的移动相反的方向。壳体组件310在负载下的0.019m的向上移动还可以包括在起重机吊臂在负载下的向下偏转中，且可以在提升过程和释放过程中被计算在内。然而，当在开始每一个新的下落位置时处于静止时，在机器使用的轨道下面的地面高度的计算依赖于机身天线230的高度，该机身天线230的高度通过距轨道的基部或安装至壳体组件310的轮的测量的偏移而调整。因此，由机器倾斜引起的、机身天线相对于地面的高度变化可以基于机器的几何结构而被估计为0.024m，且假定机器围绕着机器的旋转中心发生均匀倾斜，则该高度变化还可以被校正。
在另外的实施方式中，绞盘缆索325可以通过夯实重物320在下落之间的旋转而发生扭转。在各个实施方式中，这对于利用扭转的缆索的下落而言可以导致高度测量系统的误差，且可以导致随后的下落，在随后的下落点处校正高度误差。在另一组实施方式中，夯实重物320可以与限定由夯实过程产生的孔的未被夯实的土壤的边缘接触。因此，当夯实重物320下落且与该边缘接触时，夯实重物可以在其进入夯实孔时变得倾斜。可替选地，在提升过程和下落过程期间，夯实孔的侧面可以塌落。因此，当夯实重物320与地面发生撞击时，夯实重物320可以倾斜，从而在每一提升和下落序列之后，显著地脱离期望的水平位置。在一些实施方式中，当夯实重物320变得倾斜时，夯实控制器105、夯实控制器205可以将该下落从总下落计数、下落间的高度变化、以及平均下落位移确定中排除。
在一组实施方式中，夯实控制器105、夯实控制器205还可以保持对于每一下落位置完成的下落的总下落计数。为了确定完成的下落，只有当夯实重物320在触发点的高度低于在对于前一下落的触发点的高度时，才可以对提升周期计数。由于操作者有时可能将夯实重物320提起并下降至地面从而使夯实重物320停止摇摆，因此会产生部分无效的提升。在一些实施方式中，出于考虑这些这样的部分提升，夯实控制器105可以确定夯实重物是否是首次被升高到高于在第一次提升前夯实重物320的起始高度超过阈值的下落高度，从而将该下落计为完成的下落。
根据一组实施方式，可以确定夯实重物高度以将下落间位移值识别为优于0.05m的精度，其中，该值被计算为在下落位置处的后两次下落的平均值。在各个实施方式中，为了确定下落位移值或者可替选地确定夯实重物高度，所需的测量可以包括但不限于：如由旋转编码器120确定的绞盘缆索325的放出长度；触发点的确定，如关于上文的实施方式所描述的，吊臂315的远侧端部360的高度；在满负载下的吊臂偏转量；以及远侧端部360在夯实重物320被释放时在释放点处的高度。在各个实施方式中，绞盘缆索325的放出长度应当在每一次下落之后增大，这反映地面350的下落位移。由于该放出长度是相对于远侧端部360的高度而测量的，因此需要远侧端部在触发点处的高度。在一些实施方式中，吊臂天线225可以以达约0.015m的精度实时地提供该高度。
图4A示出了根据各个实施方式的用于自动化的动力夯实系统的方法400A的流程图。方法400A在框405开始于识别第一下落位置。在各个实施方式中，夯实机的夯实控制器可以接收具有指示多个下落位置的操作网格的动力夯实计划。该多个下落位置中的每个下落位置可以与一个或多个目标参数相关联。夯实控制器还可以从多个下落位置中确定开始夯实操作所处的第一下落位置。
在框410，确定吊臂的位置。根据一组实施方式，夯实控制器可以经由至少一个位置传感器确定吊臂的远侧端部的地理位置。在各个实施方式中，夯实控制器还可以提供用以向前、向后、向左、向右移动夯实机的导航指令，或者用以使吊臂旋转、伸出、缩回、上升、下降的导航指令。
在框415，确定夯实重物的初始高度。应当理解，该初始高度指的是夯实重物再被提升至下落高度以进行下落之前的初始静止高度，且不局限于预夯实高度。例如，在一些实施方式中，初始高度可以指的是夯实重物在第一次下落之后的高度。在其它实施方式中，初始高度可以是夯实重物在第二次下落、第三次下落等之后的高度。根据一组实施方式，如将关于当前高度的测量而描述的，可以基于针对于当前提升周期而确定的单独的触发点来确定初始高度。
在框420，将夯实重物提升至下落高度。在一组实施方式中，可以针对于动力夯实计划中所指示的第一下落位置而限定下落高度。在一些实施方式中，在该提升周期期间，可以使用液压管路压力曲线以及吊臂偏转曲线来确定触发点，从该触发点测量初始的夯实重物高度。
在框425，检测夯实重物的释放。在一组实施方式中，可以基于检测的管路压力曲线来检测夯实重物的释放。在其它实施方式中，吊臂偏转曲线可以与管路压力曲线组合使用，以确定夯实重物的释放点。
在框430，将夯实重物再次吊起至下落高度。在各个实施方式中，夯实重物可以经由起重机吊钩或其它合适的钩设备而钩于绞盘缆索。当将夯实重物再次吊起时，随着夯实重物被提升，在夯实重物的负载下，绞盘缆索可以再次经受拉紧以及同时拉伸。
在框435，可以测量绞盘缆索的放出长度。根据一组实施方式，在夯实重物初始提升离开地面时，可以测量放出长度。因此，在一组实施方式中，旋转编码器可以测量或确定正要离地升起时的放出长度。在各个实施方式中，离地升起点可以被确定为触发点，从该触发点测量放出长度以及对应地测量夯实重物的高度。如上所讨论的，触发点可以根据检测的管路压力曲线和吊臂偏转曲线而被确定，该管路压力曲线和吊臂偏转曲线如分别由压力传感器和至少一个吊臂偏转传感器所报告的。
在框440，确定夯实重物的当前高度。在各个实施方式中，夯实重物的当前高度可以至少部分地基于放出长度而确定。在一些实施方式中，当前高度还可以依赖于吊臂偏转和远侧端部高度，以更准确地确定夯实重物高度。
在框445，夯实控制器接着可以确定是否已经满足用于第一下落位置的目标参数。在各个实施方式中，目标参数可以包括但不限于最小下落计数、最大下落计数、总下落计数、下落间高度变化、目标高度或总高度变化、或上述目标参数的组合。在其它实施方式中，替选的目标参数可以包括最小的下落间地面位移、或总地面位移。
图4B是根据各个实施方式的用于识别触发点的方法400B的流程图。方法400B在框450开始于基于检测的管路压力而识别何时已经将夯实重物提升离开地面。在各个实施方式中，由于在管路上不存在松弛时应当测量夯实重物的高度，因此夯实控制器可以生成待分析的管路压力曲线以确定何时已经将夯实重物从地面提起，从而消除管路松弛。
在框455，夯实控制器基于检测到的吊臂偏转而确定何时已经将重物提升离开地面。夯实控制器可以类似地生成吊臂偏转曲线，以确定在夯实重物的负载下远侧端部何时完全移位。
在框460，基于所检测到的管路压力和吊臂偏转，确定触发点。根据一组实施方式，触发点可以确定这样的时间：旋转编码器可以从该时间起测量或确定绞盘缆索放出。在一些实施方式中，触发点可以在夯实重物从地面提升时，真时、近实时地确定。因此，响应于确定的触发点，旋转编码器可以动态地测量或检测放出长度和/或夯实重物高度。在一些其它组实施方式中，吊臂偏转或管路压力独自可以足以确定触发点，而在其它实施方式中，采用吊臂偏转和管路压力二者的组合来更准确地确定触发点。
图4C示出了根据各个实施方式的用于确定吊臂偏转和远侧端部高度的方法400C。方法400C开始于框465，在框465，将吊臂偏转确定为吊臂的远侧端部的竖向位移。根据各个实施方式，可以基于吊臂偏转传感器的相对测量来确定该竖向位移，该相对测量诸如为从静止的未加负载的位置的远侧端部高度变化。在其它实施方式中，还可以确定最大吊臂偏转位移。在框470，可以在触发点处确定远侧端部高度。因此，基于吊臂偏转和检测到的远侧端部高度，可以更准确地确定夯实重物的当前高度。
图4D是根据各个实施方式的用于确定总下落计数的方法400D。该方法400D在框475开始于确定在第一下落位置处的总下落计数。根据各组实施方式，只有在测量的夯实重物的当前高度低于先前的初始高度时，动力夯实控制器才可以计数已经完成的下落。因此，在判定框480，夯实控制器可以确定当前高度是否确实低于初始高度。在一组实施方式中，如果当前高度不低于初始高度，则总下落计数不可以增加，且夯实控制器可以等待测量的当前高度低于初始高度。然而，如果当前高度被测量为低于下落之前的初始高度，则在框485，夯实控制器还可以确定提升周期是否已经完成。可以基于各种准则将提升周期认为是完成的。在一组实施方式中，例如，如果夯实重物被提升至高于预夯实高度、初始高度、或其它先前的夯实重物高度超过阈值的下落高度，则可以认为该提升周期完成。在另一组实施方式中，只有在超过两次连续下落之间的下落间的阈值高度变化或者超过第一下落位置的下落间位移时，才可以认为该提升周期完成。如果该提升周期被确定为尚未完成，则方法返回到判定框480，以接收低于初始高度的测量的当前高度。如果该提升周期被确定为已经完成，则增加总下落计数。
图5是根据各个实施方式的用于动力夯实控制器的计算机硬件的示意性框图。图5提供了计算机系统500的一个实施方式的示意性说明，该计算机系统500可以执行本文描述的由各个其它实施方式提供的方法和/或可以执行夯实控制器、远程管理系统、场外后处理系统或如上所述的任何其它计算机系统的功能。应当注意，图5仅仅意在提供各个部件的一般性说明，视情况而定可以采用各个部件中的一个或多个部件，或者不采用各个部件。因此，图5概括地示出了各个系统元件如何可以以相对分开或集成的方式来实现。
计算机系统500包括多个硬件元件，该多个硬件元件可以通过总线505电联接(或者，视情况而定，可以在其它方面进行通信)。硬件元件可以包括一个或多个处理器510，一个或多个处理器510包括但不限于一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器(诸如数字信号处理芯片、图形加速处理器和/或类似物)。一般而言，实施方式可以采用能够操作以执行指令从而执行本文描述的功能的任何设备、或设备组合作为处理器。仅作为举例且非限制性地，任何微处理器(有时也被称为中央处理单元或CPU)可以用作处理器，包括但不限于一个或多个复杂指令集计算(“CISC”)微处理器，诸如能够从英特尔公司(IntelCorporationTM)和其它公司购买的单核处理器和多核处理器，诸如英特尔的X86平台，例如包括PentiumTM系列、CoreTM系列、和XeonTM系列的处理器。另外地和/或可替选地，精简指令集计算(“RISC”)微处理器，诸如IBM PowerTM系列的处理器、采用ARM HoldingsTM的芯片设计的处理器以及其它处理器，可以用在很多实施方式中。在其它实施方式中，处理器可以是微控制器、嵌入式处理器、嵌入式系统、片上系统(“SoC”)等。
本文中使用的术语“处理器”可以指的是(任何类型的)单个处理器或单个处理器核、或者单独地或一齐地操作的(同样，任何类型的)多个处理器或多个处理器核。仅作为举例，计算机系统500可以包括具有多个核的通用处理器、数字信号处理器和图形加速处理器。在其它情况下，计算机系统500可以包括用于通用任务的CPU和一个或多个嵌入式系统或微控制器，例如以运行实时功能。本文描述的功能可以在针对特定实现所需的各个处理器或处理器核之间分配。因此，应当注意，尽管本文已出于说明目的而描述了处理器510的各个示例，但这些示例不应当被视为是限制性的。
计算机系统500还可以包括一个或多个存储设备515或者与一个或多个存储设备515进行通信。一个或多个存储设备515可以包括但不限于本地存储器和/或网络可访问的存储器，或者可以包括但不限于硬盘驱动器、驱动器阵列、光学存储设备、固态驱动器、基于闪存的存储器、或其它固态存储设备。固态存储设备可以包括但不限于可编程的、可闪速更新等等的随机存取存储器(“RAM”)或只读存储器(“ROM“)中的一者或多者。这样的存储设备可以被配置成实现任何合适的数据存储，包括但不限于各种文件系统、数据库结构等。
计算机系统500还可包括通信子系统520，通信子系统520可以包括但不限于调制解调器、网卡(无线或有线)、无线可编程无线电或无线通信设备。无线通信设备还可以包括但不限于蓝牙设备、802.11设备、WiFi设备、WiMax设备、WWAN设备、蜂窝通信设施等。通信子系统520可以允许与用户端、住宅网关、认证服务器、面向用户的云服务器、网络协调器、主机服务器、其它网络元件或如上所述的以上设备的组合进行数据交换。通信子系统520还可以允许与其它计算机系统、和/或与本文描述的任何其它设备、或者与网络、系统和设备的任意组合进行数据交换。根据一些实施方式，网络可以包括：局域网(“LAN”)，该局域网包括但不限于光纤网络或以太网；广域网(“WAN”)；无线广域网(“WWAN”)；虚拟网络，诸如虚拟专用网络(“VPN”)；互联网；内联网；外联网；公共交换电话网(“PSTN”)；红外线网络；无线网络，该无线网络包括但不限于在IEEE 802.11协议集、蓝牙协议、或任何其它无线协议中的任一协议下操作的网络；或者这些网络或其它网络的任意组合。
在很多实施方式中，计算机系统500将还包括工作存储器525，该工作存储器525可以包括如上所述的RAM设备或ROM设备。计算机系统500还可包括软件元件，该软件元件示出为当前位于工作存储器525内，该软件元件包括操作系统530、设备驱动器、可执行库和/或其它代码。软件元件可以包括一个或多个应用程序535，该应用程序535可以包括由各个实施方式提供的计算机程序和/或可以被设计成实现方法和/或配置由其它实施方式所提供的系统，如本文所描述的。仅作为举例，关于上文讨论的一种或多种方法描述的一个或多个程序可以被实现为能够由计算机(和/或计算机内的处理器)执行的代码和/或指令；然后，在一方面中，这样的代码和/或指令可以用来配置和/或改变通用计算机(或其它设备)以根据所描述的方法执行一个或多个操作。
一组这样的指令和/或代码可以被编码和/或被存储在永久性计算机可读存储介质中，该永久性计算机可读存储介质诸如为一个或多个如上所述的存储设备525。在一些情况下，存储介质可以被并入在计算机系统(诸如系统500)内。在其它实施方式中，存储介质可以与计算机系统分离(即，可移除介质，诸如光盘等)和/或设置在安装包中，使得存储介质可以用来利用存储在其上的指令/代码来对通用计算机进行编程、配置和/或改变。这些指令可以采取能够由计算机系统500执行的可执行代码的形式和/或可以采取源代码和/或可安装代码的形式，该源代码和/或可安装代码在编译和/或安装在计算机系统500上(例如，使用各种一般可用的编译器、安装程序、压缩/解压缩实用程序等中的任一种)时则采用可执行代码的形式。
本领域的技术人员将明白，可以根据具体要求进行实质性改动。例如，也可以使用定制的硬件(诸如可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、专用集成电路和/或类似物)，和/或特定的元件可以以硬件、软件(包括可移植软件，诸如小应用程序等)或者二者实现。而且，可以采用与其它计算设备(诸如网络输入/输出设备)的连接。
如上所提及，在一个方面中，一些实施方式可以采用计算机系统(诸如计算机系统500)来执行根据本发明的各个实施方式的方法。根据一组实施方式，响应于处理器510执行包括在工作存储器525中的一个或多个指令的一个或多个序列(其可以并入在操作系统530和/或其它代码中，该其它代码诸如应用程序535)，这样的方法的一些程序或全部程序由计算机系统500执行。这样的指令可以从另一计算机可读介质而被读入到工作存储器525中，该另一计算机可读介质诸如为一个或多个存储设备515中的一者或多者。仅作为举例，包括在工作存储器525中的指令序列的执行可以引起处理器510执行本文描述的方法的一个或多个程序。
本文中使用的术语“机器可读介质”以及“计算机可读介质”指的是参与提供引起机器以特定的方式进行操作的数据的任何介质。在使用计算机系统500实现的实施方式中，各种计算机可读介质可以参与将指令/代码提供给一个或多个处理器510以供执行和/或可以用来存储和/或承载这样的指令/代码(例如，信号)。在许多实现中，计算机可读介质是永久性的、物理的和/或有形的存储介质。在一些实施方式中，计算机可读介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质等。例如，非易失性介质包括光碟和/或磁盘，诸如一个或多个存储设备515。易失性介质包括但不限于动态存储器，诸如工作存储器525。
例如，常见形式的物理的和/或有形的计算机可读介质包括软盘、硬盘、磁带或任何其它磁性介质、CD-ROM、任何其它光介质、穿孔卡片、纸带、具有孔的图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、任何其它的存储器片或内存匣、下文描述的载波、或计算机可以从其读取指令和/或代码的任何其它介质。
各种形式的计算机可读介质可以参与将一个或多个指令的一个或多个序列载入到一个或多个处理器510中以供执行。仅通过示例，指令可以初始承载在远程计算机的磁盘和/或光盘上。远程计算机可以将指令运载到其动态存储器中并通过传输介质将指令作为信号发送，从而由计算机系统500接收和/或执行。根据本发明的各个实施方式，可以是电磁信号、声信号、光信号和/或类似信号的形式的这些信号是其上可以对指令进行编码的载波的所有示例。
通信子系统520(和/或其部件)通常将接收信号，总线505然后可以将信号(和/或由信号承载的数据、指令等)运载到一个或多个处理器510或者运载到工作存储器525，一个或多个处理器510从工作存储器525检索指令并执行这些指令。由工作存储器525接收的指令可以可选地在由一个或多个处理器510执行之前或之后，而被存储在存储设备515上。
根据一组实施方式，计算机系统500可以是夯实控制器，该夯实控制器访问至少一个位置传感器、至少一个吊臂偏转传感器、旋转编码器、以及压力传感器中的每一者并且与至少一个位置传感器、至少一个吊臂偏转传感器、旋转编码器、以及压力传感器中的每一者通信。动力夯实控制器500能够直接与每个传感器部件进行通信，或者能够经由通信子系统520而与每个传感器部件间接通信。在一些另外的实施方式中，传感器部件能够将测量直接提供给总线505以供一个或多个处理器510直接访问。
根据一组实施方式，动力夯实控制器500可以包括至少一个处理器510、以及永久性计算机可读介质515、永久性计算机可读介质525，该永久性计算机可读介质515、永久性计算机可读介质525上编码有计算机软件535，该计算机软件535包括能够由至少一个处理器510执行以进行各种操作的一组指令。在一组实施方式中，软件应用程序535可以包括能够执行从而从多个下落位置中识别第一下落位置的指令，该第一下落位置与第一目标参数相关联。在各个实施方式中，多个下落位置可以经由通信子系统520从远程创建的动力夯实计划而获得。软件535还可以包括用以经由至少一个位置传感器确定远侧端部和夯实重物中的至少一者是否位于第一下落位置的上方的指令。夯实控制器500还可以经由旋转编码器确定夯实重物在第一下落位置处静止时的初始高度。夯实控制器500还可以引起夯实起重器经由绞盘缆索将夯实重物提升至与第一下落位置相关联的下落高度。基于来自至少一个吊臂偏转传感器和压力传感器中的至少一者的测量，夯实控制器可以检测何时已经释放夯实重物。在被释放之后，夯实重物可以被再次吊起至下落高度，以供随后的下落使用。然后，可以采用旋转编码器来测量或确定绞盘缆索在夯实重物初始提升离开地面时的放出长度。夯实控制器500然后可以至少部分地基于绞盘缆索的放出长度而确定夯实重物的当前高度。最后，夯实控制器可以确定是否满足该第一目标参数。
在另一组实施方式中，该指令集535还可以包括能够由至少一个处理器510执行以经由压力传感器基于液压管路的管路压力来识别何时夯实重物初始提升离开地面的指令。离地升空点可以类似地经由至少一个吊臂偏转传感器基于远侧端部的吊臂偏转而被识别。然后，基于液压管路压力和吊臂偏转二者，可以确定触发点，从该触发点确定夯实重物的当前高度。
在一些另外的实施方式中，夯实控制器500还可以将吊臂偏转确定为吊臂的远侧端部的竖向位移。当远侧端部已经偏转时，还可以在触发点确定远侧端部的高度。还可以基于完成的下落的总次数来确定总下落计数。因此，指令还可以允许夯实控制器500确定针对夯实重物是否已经完成提升周期以及夯实重物的当前高度是否低于初始测量的高度。
尽管已经关于示例性实施方式描述了某些特征和方面，但本领域的技术人员将认识到，大量的改动是可行的。例如，本文描述的方法和过程可以使用硬件部件、软件部件、和/或其任意组合而实现。而且，尽管为了便于描述，可以关于特定的结构和/或功能部件而描述本文描述的各种方法和过程，但由各个实施方式提供的方法不局限于任何特定的结构和/或功能架构，而可以实现在任何适合的硬件、固件和/或软件配置上。类似地，尽管某个功能被归于某些系统部件，但除非上下文另有指示，否则该功能可以分配在根据一些实施方式的各种其它系统部件之间。
然而，尽管本文描述的方法和过程的程序为了便于说明而以特定的顺序进行描述，但除非上下文另有指示，否则各个程序可以根据各个实施方式而被重新排列、添加和/或省略。而且，关于一种方法或过程描述的程序可以并入在描述的其它方法或过程中；同样地，根据特定的结构架构和/或关于一种系统描述的系统部件可以在替选的结构架构中组织和/或并入在描述的其它系统中。因此，尽管各个实施方式为了便于描述且为了说明这些实施方式的示例性方面而被描述为具有或不具有某些特征，但在本文中关于特定的实施方式描述的各种部件和/或特征可以被替代、添加和/或从描述的其它实施方式中减去，上下文另有指示除外。因此，尽管上文描述了一些示例性实施方式，但将明白，本发明意图涵盖在所附权利要求书的范围内的所有改动和等同物。

Claims (20)

1.一种用于动力夯实的系统，所述系统包括：
夯实起重机，所述夯实起重机包括：
吊臂，所述吊臂具有近侧端部和远侧端部，所述吊臂在所述近侧端部操作性地联接至壳体组件；
夯实重物，所述夯实重物经由绞盘缆索钩于所述吊臂的所述远侧端部；
至少一个位置传感器，所述至少一个位置传感器操作性地联接至所述夯实起重机，以至少确定所述吊臂的所述远侧端部的位置；
至少一个吊臂偏转传感器，所述至少一个吊臂偏转传感器操作性地联接至所述吊臂的所述远侧端部，以至少确定所述远侧端部的吊臂偏转；
旋转编码器，所述旋转编码器跟踪所述绞盘缆索的放出长度；
压力传感器，所述压力传感器通信地联接至吊臂提升系统的液压管路；
夯实控制系统，所述夯实控制系统与所述至少一个位置传感器、所述至少一个吊臂偏转传感器、所述旋转编码器、以及所述压力传感器中的每一者通信，所述夯实控制系统还包括：
至少一个处理器；
永久性计算机可读介质，所述永久性计算机可读介质上编码有计算机软件，所述计算机软件包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令集：
识别多个下落位置中的第一下落位置，所述第一下落位置与第一目标参数相关联；
经由所述至少一个位置传感器确定所述吊臂的所述远侧端部和所述夯实重物中的至少一者是否位于所述第一下落位置上面；
经由所述旋转编码器确定所述夯实重物在所述第一下落位置处静止时的初始高度；
经由所述绞盘缆索将所述夯实重物提升至与所述第一下落位置相关联的下落高度；
经由所述至少一个吊臂偏转传感器和所述压力传感器中的至少一者检测所述夯实重物已被释放；
经由所述绞盘缆索将所述夯实重物再次吊起至所述下落高度；
经由所述旋转编码器测量所述绞盘缆索在所述夯实重物初始提升离开地面时的所述放出长度；
至少部分地基于所述绞盘缆索的所述放出长度，确定所述夯实重物的当前高度；以及
确定是否满足所述第一目标参数。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括通信地联接至所述夯实控制系统的站点网关，所述站点网关将所述夯实控制系统连接至通信网络，其中，所述夯实控制系统还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
接收至少一个更新的动力夯实计划参数，其中，所述至少一个更新的动力夯实计划参数引起对所述第一目标参数和所述多个下落位置中的至少一个下落位置的定位中的至少一者的变化；以及
发送所述吊臂的所述远侧端部的位置、所述远侧端部的所述吊臂偏转、远侧端部高度、所述绞盘缆索的所述放出长度、和所述液压管路的管路压力中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述旋转编码器是摩擦传动深度传感器，所述摩擦传动深度传感器操作性地联接至绞轮，所述绞盘缆索围绕所述绞轮卷绕。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个全球导航卫星系统接收器，其中，所述至少一个全球导航卫星系统接收器还包括所述至少一个位置传感器以及所述至少一个吊臂偏转传感器，所述至少一个全球导航卫星系统接收器与操作性地联接至所述夯实起重机的所述壳体组件的至少一个全球导航卫星系统天线、以及操作性地联接至所述吊臂的所述远侧端部的至少一个全球导航卫星系统天线进行通信。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述夯实控制系统还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
经由所述压力传感器基于所述液压管路的管路压力，识别所述夯实重物何时初始提升离开地面；
至少部分地基于所述管路压力确定用以测量所述放出长度的触发点，从所述触发点确定所述夯实重物的所述当前高度。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述夯实控制系统还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
经由所述至少一个吊臂偏转传感器基于所述远侧端部的所述吊臂偏转，识别所述夯实重物何时初始提升离开地面；
至少部分地基于所述吊臂偏转，确定用以测量所述放出长度的触发点，从所述触发点确定所述夯实重物的所述当前高度；
经由所述至少一个吊臂偏转传感器确定所述吊臂偏转，其中，所述吊臂偏转指示所述吊臂的所述远侧端部的竖向位移量；以及
经由所述至少一个位置传感器确定在所述触发点处的远侧端部高度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述夯实控制系统还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
确定夯实重物下落的总下落计数，其中，只有当针对所述夯实重物已经完成提升周期且所述夯实重物的所述当前高度低于所述初始高度时，才对夯实重物下落进行计数。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，另外只有当所述下落高度高于所述初始高度超过的阈值时，才对夯实重物下落进行计数。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述夯实控制系统还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
至少部分地基于所述夯实重物的所述当前高度，确定多个夯实重物中的第二夯实重物以在随后的下落中使用；以及
经由所述压力传感器和所述至少一个吊臂偏转传感器中的至少一者识别所述多个夯实重物中的哪个夯实重物正被吊起。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述夯实控制系统还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
基于所述至少一个位置传感器，自动地将所述夯实起重机导航至接近于所述第一下落位置的位置；以及
经由所述壳体组件和所述吊臂提升系统，自动地将所述吊臂的所述远侧端部定位在所述第一下落位置上面。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述目标参数包括最小下落计数、最大下落计数、总下落计数、下落间高度变化、目标高度和总高度变化中的至少一者。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述初始高度和所述当前高度从所述夯实重物的顶面和底面中的一者进行测量。
13.一种动力夯实控制器，所述动力夯实控制器与至少一个位置传感器、至少一个吊臂偏转传感器、旋转编码器以及压力传感器进行通信，所述动力夯实控制器还包括：
至少一个处理器；
永久性计算机可读介质，所述永久性计算机可读介质上编码有计算机软件，所述计算机软件包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令集：
识别多个下落位置中的第一下落位置，所述第一下落位置与第一目标参数相关联；
经由所述至少一个位置传感器确定夯实重物和保持所述夯实重物的夯实起重机的吊臂的远侧端部中的至少一者是否位于所述第一下落位置上面；
经由所述旋转编码器确定所述夯实重物在所述第一下落位置处静止时的初始高度；
经由绞盘缆索将所述夯实重物提升至与所述第一下落位置相关联的下落高度；
经由所述至少一个吊臂偏转传感器和所述压力传感器中的至少一者检测所述夯实重物已被释放；
经由所述绞盘缆索将所述夯实重物再次吊起至所述下落高度；
经由所述旋转编码器测量所述绞盘缆索在所述夯实重物初始提升离开地面时的放出长度；
至少部分地基于所述绞盘缆索的所述放出长度，确定所述夯实重物的当前高度；以及
确定是否满足所述第一目标参数。
14.根据权利要求13所述的控制器，其中，所述指令集还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
经由所述压力传感器基于液压管路的管路压力，识别所述夯实重物何时初始提升离开地面；
至少部分地基于所述管路压力确定用以测量所述放出长度的触发点，从所述触发点确定所述夯实重物的所述当前高度。
15.根据权利要求13所述的控制器，其中，所述指令集还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
经由所述至少一个吊臂偏转传感器基于所述远侧端部的吊臂偏转，识别所述夯实重物何时初始提升离开地面；
至少部分地基于所述吊臂偏转，确定用以测量所述放出长度的触发点，从所述触发点确定所述夯实重物的所述当前高度；
经由所述至少一个吊臂偏转传感器确定所述吊臂偏转，其中，所述吊臂偏转指示所述吊臂的所述远侧端部的竖向位移量；以及
经由所述至少一个位置传感器确定在所述触发点处的远侧端部高度。
16.根据权利要求13所述的控制器，其中，所述指令集还包括能够由所述至少一个处理器执行以进行下列操作的指令：
确定夯实重物下落的总下落计数，其中，只有当针对所述夯实重物已经完成提升周期且所述夯实重物的所述当前高度低于所述初始高度时，才对夯实重物下落进行计数。
17.一种用于动力夯实的方法，所述方法包括：
经由动力夯实控制器识别多个下落位置中的第一下落位置，所述第一下落位置与第一目标参数相关联；
经由至少一个位置传感器确定夯实重物和夯实起重机的吊臂的远侧端部中的至少一者是否位于所述第一下落位置上面，其中，所述吊臂的所述远侧端部经由绞盘缆索吊起所述夯实重物；
经由旋转编码器确定所述夯实重物在所述第一下落位置处静止时的初始高度；
经由所述绞盘缆索将所述夯实重物提升至针对所述第一下落位置限定的下落高度；
经由压力传感器和至少一个吊臂偏转传感器中的至少一者检测所述夯实重物已被释放；
经由所述绞盘缆索将所述夯实重物再次吊起至所述下落高度；
经由所述旋转编码器测量所述绞盘缆索在所述夯实重物初始提升离开地面时的放出长度；
经由所述动力夯实控制器，至少部分地基于所述绞盘缆索的所述放出长度，确定所述夯实重物的当前高度；以及
经由所述动力夯实控制器确定是否满足所述第一目标参数。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
经由所述压力传感器基于吊臂提升系统的液压管路的管路压力，识别所述夯实重物何时初始提升离开地面；以及
至少部分地基于所述管路压力确定用以测量所述放出长度的触发点，从所述触发点确定所述夯实重物的所述当前高度。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：
经由所述至少一个吊臂偏转传感器基于吊臂偏转，识别所述夯实重物何时初始提升离开地面；
至少部分地基于所述吊臂偏转，确定用以测量所述放出长度的触发点，从所述触发点确定所述夯实重物的所述当前高度；
经由所述至少一个吊臂偏转传感器确定所述吊臂偏转，其中，所述吊臂偏转指示所述吊臂的所述远侧端部的竖向位移量；以及
经由所述至少一个位置传感器确定在所述触发点处的远侧端部高度。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：
经由所述动力夯实控制器确定夯实重物下落的总下落计数，其中，只有当针对所述夯实重物已经完成提升周期且所述夯实重物的所述当前高度低于所述初始高度时，才对夯实重物下落进行计数。
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