CN109373189A - 一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置及方法，装置包括有无缝混凝土泵送管节、压力传感器、数据采集装置、数据处理分析装置以及监测终端；压力传感器设置于无缝混凝土泵送管节内，与数据采集装置通信连接；数据采集装置与数据处理分析装置通信连接；数据处理分析装置与监测终端通信连接；压力传感器用于测量无缝混凝土泵送管节内泵送混凝土的压力信号；数据采集装置用于采集压力信号，传输至数据处理分析装置；数据处理分析装置用于获取压力信号对应压力峰值的时刻，计算泵送压缩波的波速及混凝土泵管堵塞位置；监测终端用于显示压力信号、混凝土泵管堵塞位置或堵塞情况；采用上述方案，能够简便、准确、快速测量混凝土泵管堵塞位置。

Description

一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置及方法

技术领域

本发明属于混凝土泵管堵塞测量技术领域，具体涉及一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置及方法。

背景技术

现有的土木工程混凝土结构施工领域中，通常会用到泵管来泵送混凝土；但是现阶段在泵送混凝土过程中，由于操作不当、管道连接错误、混凝土或砂浆离析、局部漏浆等原因，泵管经常会发生堵塞；尤其在超高层施工、灌注桩施工等难度大、要求高的项目中，混凝土泵管堵塞故障发生后，会严重延误工期，甚至影响混凝土浇筑质量，导致技术上难以解决的重大经济损失；更为严重的是，由于泵管堵塞导致泵管内压力急剧增大的情况下，甚至会引发泵管爆裂，造成人员伤亡事故；所以有必要采取有效措施来快速地确定混凝土泵送管道的堵塞位置，进行疏通，从而缩短工期，提高混凝土浇筑质量；目前存在的解决方法中尚且不能准确快速定位泵管堵塞位置及堵塞情况。

基于上述泵管来泵送混凝土中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置及方法,旨在解决现有泵送混凝土中，混凝土泵管堵塞无法精确测量的问题。

本发明提供一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置，包括有无缝混凝土泵送管节、压力传感器、数据采集装置、数据处理分析装置以及监测终端；压力传感器设置于无缝混凝土泵送管节内，并与数据采集装置通信连接；数据采集装置与数据处理分析装置通信连接；数据处理分析装置与监测终端通信连接；压力传感器用于测量无缝混凝土泵送管节内泵送混凝土的压力信号；数据采集装置用于采集压力信号，并传输至数据处理分析装置；数据处理分析装置用于获取压力信号对应压力峰值的时刻，并计算泵送压缩波的波速及混凝土泵管堵塞位置；监测终端用于显示压力信号、混凝土泵管堵塞位置和/或堵塞情况。

进一步地，压力传感器包括有第一压力传感器和第二压力传感器；第一压力传感器和第二压力传感器分别间隔距离L₀设置于无缝混凝土泵送管节内；第一压力传感器用于测量无缝混凝土泵送管节内第一压力峰值P₁；第二压力传感器用于测量无缝混凝土泵送管节内第二压力峰值P₂。

进一步地，无缝混凝土泵送管节一端用于连接混凝土泵站，其另一端用于连接混凝土泵管；当混凝土泵管在泵送过程中发生堵塞时，第二压力传感器还用于测量无缝混凝土泵送管节内第三压力峰值P₃；第一压力传感器还用于测量无缝混凝土泵送管节内第四压力峰值P₄；第三压力峰值P₃和第四压力峰值P₄为泵送压缩波遇到堵塞时返回的压力峰值。

进一步地，数据采集装置用于采集第一压力峰值P₁对应的第一时刻T₁、第二压力峰值P₂对应的第二时刻T₂、第三压力峰值P₃对应的第三时刻T₃以及第四压力峰值P₄对应的第四时刻T₄，并传输至数据处理分析装置。

进一步地，数据处理分析装置用于接收第一时刻T₁、第二时刻T₂、第三时刻T₃以及第四时刻T₄；数据处理分析装置根据第一时刻T₁、第二时刻T₂、第三时刻T₃、第四时刻T₄以及间隔距离L₀计算泵送压缩波的波速，从而根据波速计算混凝土泵管的堵塞位置与第一压力传感器和/或第一压力传感器的距离。

进一步地，监测终端用于接收数据处理分析装置提供的堵塞情况和/或堵塞位置信息，并可实时显示压力信号；监测终端为手机、ipad、电脑或云端传输设备。

进一步地，压力传感器为压电陶瓷传感器。

相应地，本发明还提供一种测量混凝土泵管堵塞位置的方法，包括上述所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置；还包括以下步骤：

S1：将无缝混凝土泵送管节一端连接于混凝土泵站，其另一端连接混凝土泵管；

S2：压力传感器测量无缝混凝土泵送管节内的压力信号；

S3：数据采集装置采集压力信号，并传输至数据处理分析装置；

S4：数据处理分析装置接收压力信号对应压力峰值的时刻，并根据压力峰值对应的时刻计算泵送压缩波的波速及混凝土泵管堵塞位置。

采用上述测量混凝土泵管堵塞位置的装置及方法，使得本发明有如下技术优点：

第一、本发明提供的方案所需设备少，操作简单方便；本发明提供的装置成本低，经济可行，适合进行大规模推广；

第二、本发明提供的方案定位迅速，抗干扰能力强，精确度高，能够提高定位可信度；

第三、本发明提供的方案能够缩短工期并产生明显的经济效益；

第四、本发明提供的方案操作简便，成本低，适合在超高层等施工难度大、施工要求高的项目进行大规模推广，且具有可观的经济效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置示意图；

图2为本发明施工现场使用的平面布置示意图。

图中：1、无缝混凝土泵送管节；2、第一压力传感器；3、第二压力传感器；4、数据采集装置；5、数据处理分析装置；6、监测终端；7、混凝土泵站；8、堵塞位置；9、混凝土浇筑场地；10、混凝土泵管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图2所示，本发明提供一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置，包括有无缝混凝土泵送管节1、压力传感器、数据采集装置4、数据处理分析装置5以及监测终端6；压力传感器设置于无缝混凝土泵送管节1内，并与数据采集装置4通信连接；数据采集装置4与数据处理分析装置5通信连接；数据处理分析装置5与监测终端6通信连接；具体地，无缝混凝土泵送管节1一端用于连接混凝土泵站7，其另一端用于连接混凝土泵管10；压力传感器用于测量无缝混凝土泵送管节1内泵送混凝土的压力信号；数据采集装置4用于采集泵送混凝土时的压力信号、压力峰值及其对应的时刻，并传输至数据处理分析装置5；数据处理分析装置5用于获取压力信号对应压力峰值的时刻，并计算泵送压缩波的波速及混凝土泵管堵塞位置；监测终端6用于显示压力信号、混凝土泵管10堵塞位置和/或堵塞情况；采用上述方案，能够简单、精确测量出混凝土泵管10堵塞位置和/或堵塞情况，从而对混凝土泵管10堵塞进行修整，避免混凝土泵管堵塞故障发生后，严重延误工期、影响混凝土浇筑质量，导致重大经济损失。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，压力传感器为压电陶瓷传感器，具体包括有第一压力传感器2和第二压力传感器3；第一压力传感器2和第二压力传感器3分别间隔距离L₀设置于无缝混凝土泵送管节1内；第一压力传感器2用于测量无缝混凝土泵送管节1内第一压力峰值P₁；第二压力传感器3用于测量无缝混凝土泵送管节1内第二压力峰值P₂；当混凝土泵管10在泵送过程中发生堵塞时，第二压力传感器3还用于测量无缝混凝土泵送管节1内第三压力峰值P₃；第一压力传感器2还用于测量无缝混凝土泵送管节1内第四压力峰值P₄；具体地，第三压力峰值P₃和第四压力峰值P₄为泵送压缩波遇到堵塞时返回的压力峰值；结合上述方案，当第一压力传感器2分别出现第一压力峰值P₁、第四压力峰值P₄，第二压力传感器3分别出现第二压力峰值P₂、第三压力峰值P₃时，数据采集装置4能够实时采集第一压力传感器和第二压力传感器位置处的压力信号，数据分析装置5能够实时获取第一压力峰值P₁对应的第一时刻T₁、第二压力峰值P₂对应的第二时刻T₂、第三压力峰值P₃对应的第三时刻T₃以及第四压力峰值P₄对应的第四时刻T₄，从而进行进一步计算，以确认该堵塞位置8；采用上述方案，主要解决混凝土泵送过程中，堵塞位置定位难、排除堵塞位置用时长、成本高、施工不便、效率低、存在严重安全隐患的问题。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，数据处理分析装置5用于接收第一时刻T₁、第二时刻T₂、第三时刻T₃以及第四时刻T₄；并且，数据处理分析装置5根据第一时刻T₁、第二时刻T₂、第三时刻T₃、第四时刻T₄以及间隔距离L₀计算泵送压缩波的波速，根据压缩波在混凝土介质中的传播原理即可得，从而根据波速计算混凝土泵管10的堵塞位置8与第一压力传感器2和/或第一压力传感器3的距离；具体地：

波速V＝2L₀/(△t₁+△t₂)，

其中，△t₁＝T₂-T₁，△t₂＝T₄-T₃；△t₁＝T₂-T₁和△t₂＝T₄-T₃分别是第一压力传感器与第二压力传感器之间压力峰值出现的时间差；

混凝土泵管10堵塞位置距离第一压力传感器2的距离L₁＝△T₁·V/2；混凝土泵管10堵塞位置距离第二压力传感器3的距离L₂＝△T₂·V/2；其中△T₁＝T₄-T₁，△T₂＝T₃-T₂，；△T₁＝T₄-T₁，△T₂＝T₃-T₂，分别是由于压缩波遇堵塞位置返回，第一压力传感器位置处压力峰值出现的时间差与第二压力传感器处压力峰值出现的时间差。

优选地，结合上述方案，本实施例中，监测终端用于接收数据处理分析装置提供的堵塞情况和/或堵塞位置信息，并可实时显示压力信号；进一步地，监测终端为手机、ipad、电脑或云端传输设备等；具体地，当混凝土泵站7向混凝土浇筑场地9之间的混凝土泵管10内泵送混凝土时，通过监测终端6能够观测到第一压力传感器2位置处在T₁时刻出现压力峰值和第二压力传感器3位置处在T₂时刻出现压力峰值，若混凝土泵管10在此次泵送过程中发生堵管，那么压缩波在遇到堵塞障碍后将按原路径返回，T₃时刻会再一次监测到第二压力传感器3位置处出现压力峰值，T₄时刻会再一次监测到第一压力传感器2位置处出现压力峰值；采用上述方案，具有操作简便，成本低，适合进行大规模推广，且具有明显的经济效益。

相应地，本发明还提供一种测量混凝土泵管堵塞位置的方法，包括上述所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置；还包括以下步骤：

S1：将无缝混凝土泵送管节一端连接于混凝土泵站，其另一端连接混凝土泵管；

S2：压力传感器测量无缝混凝土泵送管节内的压力信号；

S3：数据采集装置采集压力信号，并传输至数据处理分析装置；

S4：数据处理分析装置接收压力信号对应压力峰值的时刻，并根据压力峰值对应的时刻计算泵送压缩波的波速及混凝土泵管堵塞位置。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，所述S2步骤中，压力传感器包括有第一压力传感器2和第二压力传感器3；第一压力传感器2测量无缝混凝土泵送管节1内的第一压力峰值P₁；第二压力传感器3测量无缝混凝土泵送管节3内的第二压力峰值P₂；第二压力峰值P₂和第一压力峰值P₁为泵送压缩波直接传送时的压力峰值；

当混凝土泵管10在泵送过程中发生堵塞时，第二压力传感器还测量无缝混凝土泵送管节内第三压力峰值P₃；第一压力传感器还测量第四压力峰值P₄；第三压力峰值P₃和第四压力峰值P₄为泵送压缩波遇到堵塞时返回的压力峰值；

所述S2步骤中，还包括数据采集装置采集无缝混凝土泵送管节内的压力信号，并获取第一压力峰值P₁对应的第一时刻T₁、第二压力峰值P₂对应的第二时刻T₂、第三压力峰值P₃对应的第三时刻T₃以及第四压力峰值P₄对应的第四时刻T₄，并在监测终端上显示。

优选地，结合上述方案，本实施例中，所述S4步骤中，波速V＝2L₀/(△t₁+△t₂)，

其中，△t₁＝T₂-T₁，△t₂＝T₄-T₃；L₀为第一压力传感器和第二压力传感器间隔距离；

具体地，混凝土泵管堵塞位置距离第一压力传感器的距离L₁＝△T₁·V/2；混凝土泵管堵塞位置距离第二压力传感器的距离L₂＝△T₂·V/2；其中，△T₁＝T₄-T₁，△T₂＝T₃-T₂。

采用上述方案，通过混凝土泵管泵送产生压缩波，利用压缩波在混凝土介质中的传播原理，能够简便、准确、快速测量混凝土泵管堵塞位置，从而解决现有建筑工程施工中施工效率低、存在严重安全隐患的问题。

采用上述测量混凝土泵管堵塞位置的装置及方法，使得本发明有如下技术优点：

第一、本发明提供的方案所需设备少，操作简单方便；本发明提供的装置成本低，经济可行，适合进行大规模推广；

第二、本发明提供的方案定位迅速，抗干扰能力强，精确度高，能够提高定位可信度；

第三、本发明提供的方案能够缩短工期并产生明显的经济效益；

第四、本发明提供的方案操作简便，成本低，适合在超高层等施工难度大、施工要求高的项目进行大规模推广，且具有可观的经济效益。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种测量混凝土泵管堵塞位置的装置，其特征在于，包括有无缝混凝土泵送管节、压力传感器、数据采集装置、数据处理分析装置以及监测终端；所述压力传感器设置于所述无缝混凝土泵送管节内，并与所述数据采集装置通信连接；所述数据采集装置与所述数据处理分析装置通信连接；所述数据处理分析装置与所述监测终端通信连接；

所述压力传感器用于测量所述无缝混凝土泵送管节内泵送混凝土的压力信号；

所述数据采集装置用于采集所述压力信号，并传输至所述数据处理分析装置；所述数据处理分析装置用于获取所述压力信号对应压力峰值的时刻，并计算泵送压缩波的波速及混凝土泵管堵塞位置；

所述监测终端用于显示所述压力信号、所述混凝土泵管堵塞位置和/或堵塞情况。

2.根据权利要求1所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置，其特征在于，所述压力传感器包括有第一压力传感器和第二压力传感器；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器间隔距离L₀设置于所述无缝混凝土泵送管节内；所述第一压力传感器用于测量所述无缝混凝土泵送管节内第一压力峰值P₁；所述第二压力传感器用于测量所述无缝混凝土泵送管节内第二压力峰值P₂。

3.根据权利要求2所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置，其特征在于，所述无缝混凝土泵送管节一端用于连接混凝土泵站，其另一端用于连接混凝土泵管；当所述混凝土泵管在泵送过程中发生堵塞时，所述第二压力传感器还用于测量所述无缝混凝土泵送管节内第三压力峰值P₃；所述第一压力传感器还用于测量所述无缝混凝土泵送管节内第四压力峰值P₄；所述第三压力峰值P₃和所述第四压力峰值P₄为泵送压缩波遇到堵塞时返回的压力峰值。

4.根据权利要求3所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置，其特征在于，所述数据采集装置用于采集所述第一压力峰值P₁对应的第一时刻T₁、所述第二压力峰值P₂对应的第二时刻T₂、所述第三压力峰值P₃对应的第三时刻T₃以及所述第四压力峰值P₄对应的第四时刻T₄，并传输至所述数据处理分析装置。

5.根据权利要求3所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置，其特征在于，所述数据处理分析装置用于接收所述第一时刻T₁、所述第二时刻T₂、所述第三时刻T₃以及所述第四时刻T₄；所述数据处理分析装置根据所述第一时刻T₁、所述第二时刻T₂、所述第三时刻T₃、所述第四时刻T₄以及所述间隔距离L₀计算所述泵送压缩波的波速，从而根据所述波速计算所述混凝土泵管的堵塞位置与所述第一压力传感器和/或第一压力传感器的距离。

6.根据权利要求1至5任一项所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置，其特征在于，所述监测终端用于接收所述数据处理分析装置提供的堵塞情况和/或堵塞位置信息，并可实时显示所述压力信号；所述监测终端为手机、ipad、电脑或云端传输设备。

7.根据权利要求1至5任一项所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置，其特征在于，所述压力传感器为压电陶瓷传感器。

8.一种测量混凝土泵管堵塞位置的方法，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的测量混凝土泵管堵塞位置的装置；还包括以下步骤：

S1：将无缝混凝土泵送管节一端连接于混凝土泵站，其另一端连接混凝土泵管；

S2：所述压力传感器测量所述无缝混凝土泵送管节内的压力信号；

S3：所述数据采集装置采集所述压力信号，并传输至所述数据处理分析装置；

S4：所述数据处理分析装置获取所述压力信号对应压力峰值的时刻，并根据所述压力峰值对应的时刻计算泵送压缩波的波速及混凝土泵管堵塞位置。

9.根据权利要求8所述的测量混凝土泵管堵塞位置的方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述压力传感器包括有第一压力传感器和第二压力传感器；所述第一压力传感器测量所述无缝混凝土泵送管节内的第一压力峰值P₁；所述第二压力传感器测量所述无缝混凝土泵送管节内的第二压力峰值P₂；所述第二压力峰值P₂和所述第一压力峰值P₁为泵送压缩波直接传送时的压力峰值；

当所述混凝土泵管在泵送过程中发生堵塞时，所述第二压力传感器还测量所述无缝混凝土泵送管节内第三压力峰值P₃；所述第一压力传感器还测量第四压力峰值P₄；所述第三压力峰值P₃和所述第四压力峰值P₄为泵送压缩波遇到堵塞时返回的压力峰值；

所述S2步骤中，还包括所述数据采集装置采集所述无缝混凝土泵送管节内的压力信号，并获取所述第一压力峰值P₁对应的第一时刻T₁、所述第二压力峰值P₂对应的第二时刻T₂、所述第三压力峰值P₃对应的第三时刻T₃以及所述第四压力峰值P₄对应的第四时刻T₄，并在所述监测终端上显示。

10.根据权利要求9所述的测量混凝土泵管堵塞位置的方法，其特征在于，所述S4步骤中，所述波速V＝2L₀/(△t₁+△t₂)，

其中，△t₁＝T₂-T₁，△t₂＝T₄-T₃；L₀为所述第一压力传感器和所述第二压力传感器间隔距离；

所述混凝土泵管堵塞位置距离所述第一压力传感器的距离L₁＝△T₁·V/2；所述混凝土泵管堵塞位置距离所述第二压力传感器的距离L₂＝△T₂·V/2；

其中，△T₁＝T₄-T₁，△T₂＝T₃-T₂。