CN109000601A - 一种塔架偏移动态观测系统 - Google Patents

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吴飞
韩洪举
郭吉平
张基进
肖黔
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    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Abstract

本发明提供了一种塔架偏移动态观测系统，其包括：数据采集器，其适于实时动态采集塔架偏移距离的信息数据；监测中心，其接收所述数据采集器采集的信息数据，存储并运算处理，与预设的塔架偏移阈值相比较；若塔架偏移距离大于塔架偏移阈值，则发生报警。该技术方案可以动态实时采集塔架实时偏移距离。

Description

一种塔架偏移动态观测系统
技术领域
本发明涉及一种塔架偏移动态观测系统。
背景技术
新中国成立后，随着桥梁建设事业的飞速发展，陆续修建了大量的拱桥。混凝土拱桥最早应用于我国的铁路桥梁建设之中，1966年修建的主跨150m的丰沙县永定河7号桥是当时国内最大跨度的混凝土拱桥。改革开放后，我国对于混凝土拱桥的研究主要集中在施工方法的优化方面。伴随无支架缆索吊装法、少支架施工法、悬臂施工法、转体施工法、同步提升法、劲性骨架施工法等施工方法的相继出现，混凝土拱桥迎来了发展的春天。2007年，我国首次采用挂篮悬臂浇筑技术建成了150m的混凝土拱桥——白沙沟1#桥。然而，采用挂篮悬臂浇筑施工方法浇筑拱圈混凝土时，其塔架偏移的动态测量与纠偏、扣索(锚索)连续预紧是施工难点及重点控制性工艺。采用普通施工方法不具备对塔架偏移量与各索力实际受力等数据的自动采集，全凭人工控制，误差大，风险高。
一般混凝土拱桥施工拱圈浇注时，其塔架的偏移都是通过全站仪或GPS定位系统，利用人工调整扣索及锚索的索力、千斤顶行程、缆风绳辅助进行纠偏，施工过程用前卡式千斤顶将扣索及锚索钢绞线单根预紧，然后用大吨位千斤顶整体调索，需同时满足拱圈线形及塔架稳定，主要靠人工观测与记录，此方法缺陷如下：
1)沙陀特大桥拱圈采用挂篮悬臂浇筑施工，在混凝土浇筑过程中，由于混凝土重量的增加，其塔架会沿轴线往桥中倾斜，如果监控与观测措施不当，塔架具有失稳风险，造成严重的安全质量事故。
2)由于扣索(锚索)使用的钢绞线采用前卡式千斤顶单根预紧，千斤顶行程短，由于钢绞线很多且较长，需要对千斤顶进行多次倒张，才能够满足预紧，人工劳动强度大，效率低，高空作业，增加安全风险，单根预紧时由于各钢绞线先后预紧受力不一致，导致钢绞线受力不均匀，实际不能满足各钢绞线相同预紧力，在锚固过程中存在风险。
3)施工工期长、施工效率低下。
发明内容
本发明目的在于提供一种可以动态实时采集塔架实时偏移距离的一种塔架偏移动态观测系统。
本发明技术方案为：一种塔架偏移动态观测系统，其包括：
-数据采集器，其适于实时动态采集塔架偏移距离的信息数据；
-监测中心，其接收所述数据采集器采集的信息数据，存储并运算处理，与预设的塔架偏移阈值相比较；
若塔架偏移距离大于塔架偏移阈值，则发生报警。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述监测中心还适于将所述偏移距离的信息数据反馈至塔架，便于确定纠偏。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述数据采集器包括超声波位移传感器，其固定安装于塔架立柱的外侧，所述塔架的每一工作端面的X轴和Y轴方向上各分别至少安装一个。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述数据采集器包括激光测距传感器，其设置于塔架立柱的一侧，通过发射镜头将可见激光射向所述塔架立柱，经过所述塔架立柱反射的激光光束，通过接收镜头，被PSD元件接收，并通过模拟和数字电路处理，微处理器分析，计算出塔架偏移输出值
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中每一个所述数据采集器各分别对应一个编号。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述数据采集器通过无线数据传输方式与所述监测中心连接。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述监测中心包括至少一台工业电脑，以及PLC控制单元、模拟量采集模块和无线传输模块；
所述PLC控制单元控制所述模拟量采集模块根据采集到的信息数据加以运算处理，并通过所述无线传输模块传输至所述工业电脑。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述工业电脑和所述PLC控制单元、模拟量采集模块，以及所述无线传输模块集成安装在智能泵站系统电控柜内。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述超声波位移传感器精度为0.1mm。
优选地，上述的一种塔架偏移动态观测系统，其中所述激光测距传感器将信息数据发送至所述监测中心，所述监测中心按比例输出标准模拟量信号，并在设定的模拟量窗口内可以读取实测距离。
本发明较现有技术相比的有益效果为：该动态观测塔架偏移系统可自动动态实时采集塔架实时偏移距离，其检测分辨率可达1mm，而且当偏差超过设定的偏移阈值，即偏差最大值(如30mm)时具有警报功能，另外，还可以把偏移数据反馈至塔架上，便于确定纠偏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一个塔架工作端面的传感器布置图；
图2为采用超声波位移传感器对塔架偏转位移读取示意图；
图3为采用激光传感器对塔架偏转位移读取示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种塔架偏移动态观测系统，其包括：
-数据采集器，其适于实时动态采集塔架偏移距离的信息数据；
-监测中心，其接收所述数据采集器采集的信息数据，存储并运算处理，与预设的塔架偏移阈值相比较；
若塔架偏移距离大于塔架偏移阈值，则发生报警。
其中所述监测中心还适于将所述偏移距离的信息数据反馈至塔架，便于确定纠偏。
具体地如图1和图2所示，其中所述数据采集器包括超声波位移传感器1，其固定安装于塔架立柱2的外侧，所述塔架立柱2的每一工作端面的X轴和Y轴方向上各分别至少安装一个。
该超声波位移传感器1是一款高精度用于测量由塔架偏转产生水平距离的传感器，输出采用标准工业电器接口4～20mA，产品采用最新的MEMS传感生产工艺生产，对温度误差和非线性误差做出了精确的补偿和修正，准确度高，可测误差0.1mm，体积小安装方便、承受冲击震动能力佳，产品内置抗射频，采用抗电磁干扰电路，采用高端应用级别MCU、三防PCB板、高温磨砂金属外壳具有防风防雨等各种措施来提高产品的工业级别。其输出信号抗干扰性强，通过无线连接的蓝牙，可长距离传输达2000米。
其工作原理为将所有的超声波位移传感器1进行编号，通过无线连接的蓝牙，模拟信号，实时将采集的数据传输到控制系统的观测界面，其中X轴线的传感器测量塔架纵向偏移，Y轴线的传感器测量塔架横向偏移，根据拱圈浇注情况，可以实时精准读取任意传感器数据。
如图2所示，设置A、B点距离为允许塔架偏移的最大值，即塔架偏移阈值(可以在控制系统里根据设计要求自行设定)，O点为塔架初始静态位置，图中箭头指示表示为塔架可能偏移的方向，通过超声波位移传感器1可读取任意位置点的数据，其精度为0.1mm，实时数据自动传输到控制系统，如果传感器读数超过设定的最大值，控制系统自动报警。
另外，上述数据采集器还可以采用其他元器件或结构，如图3所示，所述数据采集器包括激光测距传感器3，其设置于塔架立柱2的一侧，通过发射镜头4将可见激光射向所述塔架立柱2，经过所述塔架立柱2反射的激光光束，通过接收镜头5，被PSD元件6接收，并通过模拟和数字电路处理，微处理器分析，计算出塔架偏移输出值。
同样，其中每一个所述激光测距传感器3各分别对应一个编号，如上述具体的超声波位移传感器1，并通过无线数据传输方式与所述监测中心连接。
激光测距传感器3是运用光速基于光学三角测量原理而设计的。发射器通过镜头将可见激光射向目标物，经过目标物发射的激光光束，通过接收镜头，被PSD(位置检测装置)元件接收。从接收器到被测物的距离决定了光束到达接收元件的角度。此角度决定了光束落在PSD接收元件上的位置。光束在PSD接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并经过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在塔架设定的模拟量窗口内，按比例输出标准模拟量信号，可以读取实测距离。
其中所述监测中心包括至少一台工业电脑，以及PLC控制单元、模拟量采集模块和无线传输模块；
所述PLC控制单元控制所述模拟量采集模块根据采集到的信息数据加以运算处理，并通过所述无线传输模块传输至所述工业电脑。
其中所述工业电脑和所述PLC控制单元、模拟量采集模块，以及所述无线传输模块集成安装在智能泵站系统电控柜内。
其中所述激光测距传感器将信息数据发送至所述监测中心，所述监测中心按比例输出标准模拟量信号，并在设定的模拟量窗口内可以读取实测距离。
该动态观测塔架偏移系统可自动动态实时采集塔架实时偏移距离，其检测分辨率可达1mm，而且当偏差超过设定的偏移阈值，即偏差最大值(如30mm)时具有警报功能，另外，还可以把偏移数据反馈至塔架上，便于确定纠偏。
最后应说明的是：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各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于，包括：
-数据采集器，其适于实时动态采集塔架偏移距离的信息数据；
-监测中心，其接收所述数据采集器采集的信息数据，存储并运算处理，与预设的塔架偏移阈值相比较；
若塔架偏移距离大于塔架偏移阈值，则发生报警。
2.根据权利要求1所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述监测中心还适于将所述偏移距离的信息数据反馈至塔架，便于确定纠偏。
3.根据权利要求1所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述数据采集器包括超声波位移传感器，其固定安装于塔架立柱的外侧，所述塔架的每一工作端面的X轴和Y轴方向上各分别至少安装一个。
4.根据权利要求1所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述数据采集器包括激光测距传感器，其设置于塔架立柱的一侧，通过发射镜头将可见激光射向所述塔架立柱，经过所述塔架立柱反射的激光光束，通过接收镜头，被PSD元件接收，并通过模拟和数字电路处理，微处理器分析，计算出塔架偏移输出值。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：每一个所述数据采集器各分别对应一个编号。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述数据采集器通过无线数据传输方式与所述监测中心连接。
7.根据权利要求1～4任意一项所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述监测中心包括至少一台工业电脑，以及PLC控制单元、模拟量采集模块和无线传输模块；
所述PLC控制单元控制所述模拟量采集模块根据采集到的信息数据加以运算处理，并通过所述无线传输模块传输至所述工业电脑。
8.根据权利要求7所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述工业电脑和所述PLC控制单元、模拟量采集模块，以及所述无线传输模块集成安装在智能泵站系统电控柜内。
9.根据权利要求3所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述超声波位移传感器精度为0.1mm。
10.根据权利要求4所述的一种塔架偏移动态观测系统，其特征在于：所述激光测距传感器将信息数据发送至所述监测中心，所述监测中心按比例输出标准模拟量信号，并在设定的模拟量窗口内可以读取实测距离。
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