CN108405214A

CN108405214A - 用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统及伸卷装置

Info

Publication number: CN108405214A
Application number: CN201810259488.8A
Authority: CN
Inventors: 赵嘉玮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-08-17

Abstract

本发明公开了一种用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统及伸卷装置，其智能喷淋系统包括核心处理器，所述核心处理器的操控终端集成控制智能车定位导航系统、智能车控制系统、监测传感器、伸卷装置驱动系统、循环水泵系统；其伸卷装置包括Ⅰ号三角支架、Ⅱ号三角支架，所述三角支架上端均设置有轴承，所述Ⅰ号三角支架、Ⅱ号三角支架之间设置有卷筒，所述空心轴端部设置有定向转换接头，所述卷筒筒体表面形成椭圆孔，所述Ⅰ号三角支架、Ⅱ号三角支架之间设置有导向轮支架，所述导向轮支架上设置有带环形导向轮的转动套管。本发明减少了人力作业，喷淋效果好，养护质量高，现场管理实现了可视化，提高了施工效率。具有广泛的应用推广前景。

Description

用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统及伸卷装置

技术领域

本发明属于一种基坑侧墙养护的养护装置，具体涉及一种用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统及伸卷装置。

背景技术

基坑侧墙养护的意义在于提供水泥水化作用必须的适当的温度，湿度条件，以保证正常的水化作用。混凝土养护不及时，不充分，易产生收缩裂缝、降低强度，而且影响混凝土的耐久性和其它各种性能。养护方法中最常见的方法是浇水养护。养护时间根据养护条件不同为7~14天。因此，混凝土硬化凝结后浇水养护是混凝土养护工作的重要内容。

目前，基坑侧墙养护方法存在诸多不足之处：

1.侧墙多为垂直墙壁，常规注水喷洒后，水很快流至底板，致使养护效果难以控制，且费时费力。

2.人工浇水养护占用劳动力大，自动化程度低。

3.造成水资源的浪费。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统及伸卷装置。

本发明的技术方案是：一种用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，包括核心处理器，所述核心处理器的操控终端集成控制智能车定位导航系统、智能车控制系统、监测传感器、伸卷装置驱动系统、循环水泵系统，所述智能车定位导航系统实现车体作业位置识别及航迹规划与导航，所述智能车控制系统实现车体运行方向及起停，所述监测传感器实现车体速度监测、距离监测以及基坑侧墙的湿度测量，所述伸卷装置驱动系统实现喷淋管网的伸缩，所述循环水泵系统实现喷淋管网的喷淋作业。

循环水泵系统包括为喷淋管网从储水池中供水的循环泵、变频控制的变频器、喷淋管网、根据监测湿度与设定湿度差值发出变频要求的PID控制器及驱动电机。

所述喷淋管网包括管网及雾化喷头，所述雾化喷头设置在车体上，所述雾化喷头通过伸卷装置驱动伸缩。

所述智能车定位导航系统包括位置信号接收芯片、目标识别模块、无线发射模块。

所述智能车控制系统包括驱动电机、车载单片机、转向舵机。

所述监测传感器装载在智能运行小车上的速度传感器、声波测距仪，及配置在基坑墙上的湿度传感器。

所述伸卷装置驱动系统卷筒、步进电机、驱动器及定向转换接头。

所述伸卷装置包括Ⅰ号三角支架、Ⅱ号三角支架，所述Ⅰ号三角支架上端设置有Ⅰ号轴承，所述Ⅱ号三角支架上端设置有Ⅱ号轴承，所述Ⅰ号轴承中设置有空心轴，所述空心轴依次穿过卷筒的Ⅰ号侧封板、Ⅰ号内板，所述Ⅱ号轴承中设置有驱动轴，所述驱动轴依次穿过卷筒的Ⅱ号侧封板、Ⅱ号内板，所述空心轴端部设置有定向转换接头，所述卷筒中空，所述卷筒中形成椭圆孔，所述Ⅰ号三角支架、Ⅱ号三角支架之间设置有导向轮支架，所述导向轮支架上设置有转动套管，所述转动套管上设置有环形导向轮，

水泵入水管连接到蓄水池，水泵出水管通过定向转换接头经顶丝连接至卷筒的空心轴，定向转换接头另侧与接水管相连，接水管从椭圆孔引出后缠绕在卷筒上并穿过环形导向轮，所述接水管与管网、雾化喷头相连。

所述环形导向轮内圈中设置有滚珠以及滚珠保持架，所述Ⅱ号三角支架外侧设置有电机支撑槽钢，所述电机支撑槽钢上设置有步进电机，所述步进电机的输出轴上设置有主动齿轮，所述主动齿轮与驱动轴的从动齿轮相啮合。

本发明的有益效果如下：

1.本发明根据湿度信号控制小车的运行轨迹及循环水泵的水流流速。

2.本发明可对设定目标进行识别进而对小车自主定位。

3.本发明可根据现有地理信息系统进行规划轨迹，对施工中的基坑进行自主巡航养护。

4.本发明根据接收到的湿度信息，使小车自主运行并进行方向的调整。

5.本发明根据检测到的湿度值自动启动、停止雾化养护。

6.本发明模块化制作，快速组装。

7.本发明控制系统具有良好的冗余度，有较高可靠度。

8.本发明可以实施雾化养护，养护效果好。

9.本发明实时监测墙身温度。

10.本发明根据湿度信号自主调节水泵作业模式。

本发明减少了人力作业，喷淋效果好，养护质量高，现场管理实现了可视化，从而提高了施工效率。具有广泛的应用推广前景。

附图说明

图1 是本发明的整体框构图；

图2 是本发明中循环水泵系统的控制框图；

图3 是本发明中智能车控制系统的控制框图；

图4 是本发明中伸卷装置的主视图；

图5 是本发明中三角支架的侧视图；

其中：

1 核心处理器 2 智能车定位导航系统

3 智能车控制系统 4 监测传感器

5 伸卷装置驱动系统 6 循环水泵系统

7 步进电机 8 Ⅰ号三角支架

9 Ⅱ号三角支架 10 Ⅰ号轴承

11 Ⅱ号轴承 12 卷筒

13 Ⅰ号侧封板 14 Ⅱ号侧封板

15 Ⅰ号内板 16 Ⅱ号内板

17 电机支撑槽钢 18 空心轴

19 驱动轴 20 顶丝

21 导向轮支架 22 转动套管

23 环形导向轮 24 减震橡胶叠合板

25 从动齿轮 26 电机侧封板

27 椭圆孔。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~5所示，一种用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，包括核心处理器1，所述核心处理器1的操控终端集成控制智能车定位导航系统2、智能车控制系统3、监测传感器4、伸卷装置驱动系统5、循环水泵系统6，所述智能车定位导航系统2实现车体作业位置识别及航迹规划与导航，所述智能车控制系统3实现车体运行方向及起停，所述监测传感器4实现车体速度监测、距离监测以及基坑侧墙的湿度测量，所述伸卷装置驱动系统5实现喷淋管网的伸缩，所述循环水泵系统6实现喷淋管网的喷淋作业。

循环水泵系统6包括为喷淋管网从储水池中供水的循环泵、变频控制的变频器、喷淋管网、根据监测湿度与设定湿度差值发出变频要求的PID控制器及驱动电机。

所述智能车定位导航系统2包括位置信号接收芯片、目标识别模块、无线发射模块。

所述智能车控制系统3包括驱动电机、车载单片机、转向舵机。

所述监测传感器4装载在智能运行小车上的速度传感器、声波测距仪，及配置在基坑墙上的湿度传感器。

所述伸卷装置驱动系统5卷筒、步进电机、驱动器及定向转换接头。

所述伸卷装置包括Ⅰ号三角支架8、Ⅱ号三角支架9，所述Ⅰ号三角支架8上端设置有Ⅰ号轴承10，所述Ⅱ号三角支架9上端设置有Ⅱ号轴承11，所述Ⅰ号轴承10中设置有空心轴18，所述空心轴18依次穿过卷筒12的Ⅰ号侧封板13、Ⅰ号内板15，所述Ⅱ号轴承11中设置有驱动轴19，所述驱动轴19依次穿过卷筒12的Ⅱ号侧封板14、Ⅱ号内板16，所述空心轴18端部设置有定向转换接头，所述卷筒12中空，所述卷筒12中形成椭圆孔27，所述Ⅰ号三角支架8、Ⅱ号三角支架9之间设置有导向轮支架21，所述导向轮支架21上设置有转动套管22，所述转动套管22上设置有环形导向轮23，

水泵入水管连接到蓄水池，水泵出水管通过定向转换接头经顶丝20连接至卷筒12的空心轴18，定向转换接头另侧与接水管相连，接水管从椭圆孔27引出后缠绕在卷筒12上并穿过环形导向轮23，所述接水管与管网、雾化喷头相连。

所述环形导向轮23内圈中设置有滚珠以及滚珠保持架，所述Ⅱ号三角支架9外侧设置有电机支撑槽钢17，所述电机支撑槽钢17上设置有步进电机7，所述步进电机7的输出轴上设置有主动齿轮，所述主动齿轮与驱动轴19的从动齿轮25相啮合。

所述Ⅰ号三角支架8、Ⅱ号三角支架9下方设置有减震橡胶叠合板24。

所述步进电机7端面设置有电机侧封板26，所述电机侧封板26与电机支撑槽钢17相固定。

所述监测传感器4包括装载在智能运行小车上的速度传感器、声波测距仪，及配置在基坑墙上的湿度传感器；

其中，速度传感器用于监测小车运行速度，声波测距仪用于监测小车侧向与基坑墙间的距离。

所述循环水泵系统6包括循环泵、变频器、喷淋管网系统、PID控制器及驱动电机；

其中，循环泵可为潜水泵，用于从储水池中泵水给喷淋管网系统，喷淋作业由PID控制器根据监测到的湿度信号及设定的控制条件控制作业，变频器可根据要求进行变频作业；

其中，PID控制系统主要控制电磁阀、湿度传感器、水泵、用于开关启停的继电器等元器件；

PID控制系统软件部分装载在核心处理器；

喷淋管网系统，由管网及雾化喷头组成，通过控制系统，根据作业模式，进行相应喷淋作业；

所述喷淋管网通过卷筒12得以伸卷，支撑智能小车远距离进行喷淋作业；喷淋管网的雾化喷头安装在智能小车上，小车运行和卷筒伸缩同步。

所述智能车控制系统3包括驱动电机、车载单片机、转向舵机等，主要用于控制智能小车的运行方向及起停等动作，并配合喷淋作业。

所述智能车定位导航2系统包括位置信号接收芯片、目标识别模块、无线发射模块；主要用于智能小车作业位置的识别及航迹规划与导航。

所述伸卷装置驱动系统5包括卷筒、步进电机、驱动器及定向转换接头；通过步进电机控制卷筒的旋转，进而带动管网的伸卷，与智能小车协同作业。

所述核心处理器1装有操控终端软件，用于系统集成及控制。

本发明通过监测的墙体表面湿度值进行自动喷淋作业，同时控制水泵的工作状态和装载水泵用智能小车的运动轨迹。墙面湿度分为三个等级：干、湿和全湿。循迹小车优先运行到干区进行浇水，直至传感器探测其为全湿区。如果墙面湿度状态（干、湿）一致，小车从左至右运行，车载水泵依次对墙面喷水。如果墙面全湿，小车停止运行，水泵停止工作。根据湿度值，控制系统控制电磁阀及继电器实现喷水作业的启动或关闭；

根据水管压力调节变频器的运行频率，控制水的流量。并实现对泵电机切换、启停等控制功能。

如图2所示，循环水泵系统由循环泵、变频器、管网系统、PID控制器及驱动电机组成。利用变频器对循环水泵进行速度控制，并根据PID 调节器输出电压信号驱动变频泵电机。PID 调节器和压力传感器组成闭环反馈控制系统，用来控制循环水流量。其中， PID 调节器根据设定值和反馈值，自动调整变频器的频率给定输入，控制变频器对变频泵进行速度调节，在小范围上控制循环水的流量。水泵作业模式由操控终端软件根据湿度信号自主调节。

如图3所示：根据规划路径及设定的墙体湿度目标，智能车控制系统根据电机调速控制器控制电机，规划运行速度，由速度传感器监测现行速度，根据检测结果优化速度，得到修正后速度，并根据监测到的湿度传感器值按给定规则，由修正后速度行进。

通过转向控制器控制舵机调整方向，进而规划路径，并通过激光测距模块或声波测距仪检测路径，根据检测结果优化路径，得到修正后路径，并把智能车实时位置无线发射模块传给核心处理器。

循环水泵系统及车载智能控制系统是并行的，但均由前述操控终端软件集成控制。

如图4、图5所示，由槽钢组成的Ⅰ号三角支架8、Ⅱ号三角支架9中定位安装Ⅰ号轴承10、Ⅱ号轴承11，卷筒12通过空心轴18、驱动轴19转动。

所述Ⅰ号侧封板13、Ⅱ号侧封板14、Ⅰ号内板15、Ⅱ号内板16、卷筒12组成滚筒，空心轴18及驱动轴19经卷筒6中心线穿插于Ⅰ号轴承10、Ⅱ号轴承11，空心轴18外端头连接有顶丝20，顶丝20用于与定向转换接头连接。

卷筒6表面开柱面椭圆孔27；驱动轴19经从动齿轮25、主动齿轮通过步进电机7形成传动体系。

步进电机7置于支撑电机槽钢17上，电机侧封板26固定步进电机17；导向轮支架21为水平V字型支撑，焊接于Ⅰ号三角支架8、Ⅱ号三角支架9之间，导向轮支架21装有竖向的自由旋转的转动套管22，转动套管22与内置滚珠的环形导向轮23一体连接。

Ⅰ号三角支架8、Ⅱ号三角支架9与减振橡胶叠合板24相连。

该伸卷装置的轴采用空心轴18及驱动轴19的组合，且空心轴18与驱动轴19不连续，可使水管经空心轴18连至卷筒12，由卷筒侧面所开的柱面椭圆孔27引出，便于伸卷动作。

定向转换接头可实现一端定向，另一端可绕卷筒旋转的功能，解决了供水管的绕死问题。

转动套管22与内置滚珠的环形导向轮23可减小供水管网的摩擦阻力，并起到定位导向的作用。

减振橡胶叠合板24可以耗能减振，降价噪音。

核心处理器1通过控制驱动器控制步进电机7的转速及转向，并与智能小车协同作业。

结合图1~5，本发明作业的具体过程为：

步骤ⅰ.水泵的入水管连接到蓄水池，另一端的出水管通过定向转换接头经顶丝连接至卷筒的空心轴，定向转换接头另侧连接水管并通过卷筒的柱面椭圆孔引出，其中，定向转换接头可使水泵出水管在卷筒旋转时保持定向不转，而另一端水管可随卷筒卷绕；水管另一端由智能小车架载，并根据现场条件分出多个雾化喷头。

步骤ⅱ.开启核心处理，打开用于综合管理的人机交互界面操作系统。

步骤ⅲ.设置喷淋作业模式，开始养护作业。

步骤ⅳ.控制系统根据湿度值，实时进行作业，并通过电磁阀、继电器控制喷头是否进行喷水作业。

步骤ⅴ.湿度传感式探测墙体湿度，同时控制水泵的工作状态和装载水泵用智能小车的运动轨迹。墙面湿度分为三个等级：干、湿和全湿。循迹小车优先运行到干区进行浇水，直至传感器探测其为全湿区。如果墙面湿度状态（干、湿）一致，小车从左至右运行，车载水泵依次对墙面喷水。如果墙面全湿，小车停止运行，水泵停止工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，包括核心处理器（1），其特征在于：所述核心处理器（1）的操控终端集成控制智能车定位导航系统（2）、智能车控制系统（3）、监测传感器（4）、伸卷装置驱动系统（5）、循环水泵系统（6），所述智能车定位导航系统（2）实现车体作业位置识别及航迹规划与导航，所述智能车控制系统（3）实现车体运行方向及起停，所述监测传感器（4）实现车体速度监测、距离监测以及基坑侧墙的湿度测量，所述伸卷装置驱动系统（5）实现喷淋管网的伸缩，所述循环水泵系统（6）实现喷淋管网的喷淋作业。

2.根据权利要求1所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，其特征在于：循环水泵系统（6）包括为喷淋管网从储水池中供水的循环泵、变频控制的变频器、喷淋管网、根据监测湿度与设定湿度差值发出变频要求的PID控制器及驱动电机。

3.根据权利要求2所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，其特征在于：所述喷淋管网包括管网及雾化喷头，所述雾化喷头设置在车体上，所述雾化喷头通过伸卷装置驱动伸缩。

4.根据权利要求1所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，其特征在于：所述智能车定位导航系统（2）包括位置信号接收芯片、目标识别模块、无线发射模块。

5.根据权利要求1所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，其特征在于：所述智能车控制系统（3）包括驱动电机、车载单片机、转向舵机。

6.根据权利要求1所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，其特征在于：所述监测传感器（4）装载在智能运行小车上的速度传感器、声波测距仪，及配置在基坑墙上的湿度传感器。

7.根据权利要求1所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统，其特征在于：所述伸卷装置驱动系统（5）卷筒、步进电机、驱动器及定向转换接头。

8.根据权利要求1所述的一种用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统的伸卷装置，其特征在于：所述伸卷装置包括Ⅰ号三角支架（8）、Ⅱ号三角支架（9），所述Ⅰ号三角支架（8）上端设置有Ⅰ号轴承（10），所述Ⅱ号三角支架（9）上端设置有Ⅱ号轴承（11），所述Ⅰ号轴承（10）中设置有空心轴（18），所述空心轴（18）依次穿过卷筒（12）的Ⅰ号侧封板（13）、Ⅰ号内板（15），所述Ⅱ号轴承（11）中设置有驱动轴（19），所述驱动轴（19）依次穿过卷筒（12）的Ⅱ号侧封板（14）、Ⅱ号内板（16），所述空心轴（18）端部设置有定向转换接头，所述卷筒（12）中空，所述卷筒（12）形成椭圆孔（27），所述Ⅰ号三角支架（8）、Ⅱ号三角支架（9）之间设置有导向轮支架（21），所述导向轮支架（21）上设置有转动套管（22），所述转动套管（22）上设置有环形导向轮（23）。

9.根据权利要求8所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统的伸卷装置，其特征在于：水泵入水管连接到蓄水池，水泵出水管通过定向转换接头经顶丝（20）连接至卷筒（12）的空心轴（18），定向转换接头另侧与接水管相连，接水管从椭圆孔（27）引出后缠绕在卷筒（12）上并穿过环形导向轮（23），所述接水管与管网、雾化喷头相连。

10.根据权利要求8所述的用于基坑侧墙养护的车载智能喷淋系统的伸卷装置，其特征在于：所述环形导向轮（23）内圈中设置有滚珠以及滚珠保持架，所述Ⅱ号三角支架（9）外侧设置有电机支撑槽钢（17），所述电机支撑槽钢（17）上设置有步进电机（7），所述步进电机（7）的输出轴上设置有主动齿轮，所述主动齿轮与驱动轴（19）的从动齿轮（25）相啮合。