CN110412954A - 一种插板机地基施工监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插板机地基施工监测系统及方法，该系统包括安装在插板机上的测深传感器、电流传感器、两个GNSS天线、主控单元及远程物联网管控平台；测深传感器测量插板机插入地基的深度数据；电流传感器采集插板机施工过程中电机电流数据；两个GNSS天线获取插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据；主控单元获取测深传感器测量的插板机插入地基的深度数据，电流传感器采集的插板机施工过程中电机电流数据，GNSS天线获取的插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据，并对得到的数据进行实时分析，判断插板机的施工状态，并将获取的数据和得到的插板机的施工状态上传至远程物联网管控平台。

Description

一种插板机地基施工监测系统及方法

技术领域

本发明涉及地基施工监测技术领域，具体涉及一种插板机地基施工监测系统及方法。

背景技术

随着中国经济的快速发展和人口的快速增长，我国的基础建设工程正如火如荼开展。全国高速公路新增通车里程在逐渐增加，水电大坝、港口建设等工程量都有大幅度上升。这一切施工都要先对地基进行处理，当地基承载力或变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压夯实、堆载预压、塑料排水带或砂井真空预压、换填垫层或复合地基等方法，处理后的地基承载力应通过试验确定。

本申请涉及的是插板机地基处理方法，人们一般采用插板机将塑料排水板插入软土地基，地基中孔隙水经由塑料排水板排出至上部砂层，形成纵向排水通道，大大缩短土体固结时间。打入软弱地基时,活瓣桩尖夹住塑料排水板,并把导管前端关闭。导管上拔时,前端打开并把塑料排水板留在所定标高。每台插板机的操作工作一般由3～4人组成:其中司机1人,负责操作和指挥工作；机下人员2人,负责装靴、安装、剪断和连接塑料排水板等,外加1人做专职插板的记录工作。传统插板机地基处理方式施工人员多、机械数量多、信息交互低、施工效率低、施工成本高。

发明内容

为解决插板机传统的施工方式存在的问题，本发明提供了一种插板机地基施工监测系统及方法，采集插板机的施工状态，通过扫描贴在机身上的二维码或直接登录物联网数字监控平台查看插板机的施工状态，实现对插板机地基施工的数字化监测。

本发明一方面提供的一种插板机地基施工监测系统的技术方案是：

一种插板机地基施工监测系统，该系统包括安装在插板机上的测深传感器、电流传感器、两个GNSS天线、主控单元及远程物联网管控平台；

所述测深传感器，用于测量插板机插入地基的深度数据，并传输给主控单元；

所述电流传感器，用于采集插板机施工过程中电机电流数据，并传输给主控单元；

所述两个GNSS天线，用于获取插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据，并传输给主控单元；

所述主控单元，用于获取测深传感器测量的插板机插入地基的深度数据，电流传感器采集的插板机施工过程中电机电流数据，GNSS天线获取的插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据，并对得到的数据进行实时分析，判断插板机的施工状态，并将获取的数据和得到的插板机的施工状态上传至远程物联网管控平台。

本发明另一方面提供的一种插板机地基施工监测方法的技术方案是：

一种插板机地基施工监测方法，该方法基于如上所述的插板机地基施工监测系统实现的，该方法包括以下步骤：

采集插板机插入地基的深度数据、施工过程中电机电流数据、位置数据、航向数据、机身姿态数据、开始插板时间以及完成插板时间；

根据插板机插入地基的深度数据，计算插板机完成时的插板数量，累加得到每桩的插板数量；

根据插板机施工过程中电机电流数据，对电机电流值进行判断，得到地基抗剪强度的大小；

对插板机的位置数据、航向数据进行分析，得到插板机钻杆的插入/拔出状态，对插板机的机身姿态数据进行分析，计算插板深度；

记录插板深度、开始插板时间、完成插板时间以及插板电流，并显示。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用滚轮式、卷扬式、排水板计量仪传感器式、毫米波式四种方式来测量排水板插入地基的深度，可根据施工环境的不同随意更换，提高了深度测量的效率；

(2)本发明通过电流传感器采集施工过程中电机电流数值的变化，由于地基的不同，其可打桩的深度也不同，通过主控单元对电机电流值的判断，来得知地基抗剪强度，从而控制桩锤打桩的深度，有效避免对插板机的损坏；

(3)本发明能够将监测的插板机的施工状态实时上传至远程物联网管控平台，工作人员通过手机端扫描设置在插板机上的二维码或PC端登录远程物联网管控平台，及时了解施工进程，插板机的工作状态，可随时了解插板机的工作状态，保证整个工程的施工质量，更可以帮助工人施工，不需要人工计算插板深度、插板数量，能够帮助工人判断打桩的情况。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本发明的不当限定。

图1是实施例一插板机地基施工监测系统的结构图；

图2是实施例二插板机地基施工监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例提供一种插板机地基施工监测系统，不仅能够实现工作人员通过手机端、PC端上了解施工进程，插板机的工作状态，包括插板位置、插板深度、开始插板时间、完成插板时间、插板电流等信息，还能实现对插板机施工控制，实现了随时了解插板机的工作状态，保证整个工程的施工质量，能够帮助工人施工，不需要人工计算插板深度及插板数量，便于帮助工人判断打桩的情况。

请参阅附图1，所述插板机地基施工监测系统包括安装在插板机上的测深传感器、电流传感器、两个GNSS天线、主控单元、通信模块、显示终端以及远程物联网管控平台。

所述测深传感器，用于测量插板机插入地基的深度数据，并传输给主控单元。

在本实施例中，所述测深传感器有几种安装方式，分别为：

所述测深传感器安装于插板机车身卷扬机上，根据卷扬机缆绳工作时，缆绳会自动进行规则排列，再配合机械结构和现有的算法可以测算转轮转动的缆绳长度，从而得出插板机插入地基的深度；

或者，所述测深传感器安装于排水板车身转轴上，配合机械结构可以测算转轮转动圈数，从而得出插板机插入地基的深度。

所述电流传感器安装于插板机的操作室中电动机的电缆位置，用于采集插板机施工过程中电机电流数据，并传输给主控单元。

所述两个GNSS天线分别安装在机械架顶端和车身表面，也可安装在夯锤顶部和机身表面。所述两个GNSS天线分别与主控单元连接，用于获取插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据，并传输给主控单元。

所述主控单元为控制器，安装于插板机的操作室内。所述主控单元连接测深传感器、电流传感器、两个GNSS天线、通信模块和显示终端，用于获取物联网管控平台下发的施工任务数据，测深传感器测量的插板机插入地基的深度数据，电流传感器采集的插板机施工过程中电机电流数据，GNSS天线获取的插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据，并对得到的数据进行实时分析，判断插板机的施工状态，将插板机的施工状态和获取的数据上传至远程物联网管控平台上，通过扫描二维码或登录远程物联网管控平台都会查询到每个插板机的施工状态；并通过显示终端显示插板机的施工状态。

在本实施例中，也可以用排水板计量仪传感器的方式测量插板机插入地基的深度，即通过排水板计量仪传感器测量塑料排水板的走量，来测量插板机插入地基的深度。还可以用毫米波雷达从机架底部检测桩锤运动来实现插板机插入地基的深度的测量，即将毫米波雷达安装在机架底部，毫米波雷达不动，对准上下移动的桩锤，检测桩锤运动，即通过测量桩锤的位移，来计算插板机插入地基的深度。

在本实施例中，所述通信模块可为4G通信模块。

具体地，所述主控单元包括数据获取模块、施工材料统计模块、地基抗剪强度判断模块、插板深度计算模块以及数据统计模块。

所述数据获取模块，用于获取插板机当前施工数据，包括插板机插入地基的深度数据、插板机施工过程中电机电流数据、插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据、开始插板时间以及完成插板时间。

在本实施例中，插板时间是通过电流传感器检测的插板机施工过程中电流大小来判断的，当开始插板时电机电流会增大。

所述施工材料统计模块，用于根据插板机插入地基的深度数据，计算插板机完成时的插板数量，同时累加每桩的插板数量。

所述地基抗剪强度判断模块，用于根据插板机施工过程中电机电流数据，对电机电流值进行判断，得到地基抗剪强度的大小，从而控制桩锤打桩的深度，如打到坚硬的岩石，就可以停止打桩，避免对插板机的损坏。

当电机电流值大于设定阈值时，则判断地基抗剪强度较大，输出控制指令至插板机，桩锤打桩的深度。

所述插板深度计算模块，用于对插板机的位置数据、航向数据进行分析，得到插板机钻杆的插入/拔出状态，对插板机的机身姿态数据进行分析，计算插板深度。

所述数据统计模块，用于自动记录插板深度、开始插板时间、完成插板时间、插板电流等多项参数。

所述显示终端安装在插板机操作室中，所述显示终端与主控单元连接，用于将施工任务数据以图形展示、数字显示的方式展示出来，为操作手提供施工的任务数据、实时机械参数等施工数据，引导操作手按照任务规划、任务参数进行施工。

所述远程物联网管控平台，用于向主控单元下发施工任务数据，接收主控单元上传的插板机的施工状态数据，用户可通过手机端扫描设置在插板机上的二维码或通过PC端登录远程物联网管控平台都会查询到每个插板机的施工状态，保证整个工程的施工质量，更可以帮助工人施工，不需要人工计算插板深度、插板数量，能够帮助工人判断打桩的情况。

本实施例提出的插板机地基施工监测系统还包括设置在插板机上的二维码，用户通过手机端扫描二维码，登录远程物联网管控平台查询到每个插板机的施工状态。

实施例二

本实施例提供一种插板机地基施工监测方法，该方法基于实施例所述的插板机地基施工监测系统实现的。

请参阅附图2，所述插板机地基施工监测方法包括以下步骤：

S101，采集插板机插入地基的深度数据、插板机施工过程中电机电流数据、插板机的位置数据、航向数据和机身姿态数据、开始插板时间以及完成插板时间。

具体地，通过测深传感器测量的插板机插入地基的深度数据，通过电流传感器采集的插板机施工过程中电机电流数据，通过GNSS天线获取的插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据。

S102，根据插板机插入地基的深度数据，计算插板机完成时的插板数量，同时累加每桩的插板数量。

S103，根据插板机施工过程中电机电流数据，对电机电流值进行判断，得到地基抗剪强度的大小，控制桩锤打桩的深度。

S104，对插板机的位置数据、航向数据进行分析，得到插板机钻杆的插入/拔出状态，对插板机的机身姿态数据进行分析，计算插板深度。

S105，自动记录插板深度、开始插板时间、完成插板时间、插板电流等多项参数，并显示。

从以上的描述中，可以看出，上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)采用滚轮式、卷扬式、排水板计量仪传感器式、毫米波式四种方式来测量排水板插入地基的深度，可根据施工环境的不同随意更换，提高了深度测量的效率；

(2)通过电流传感器采集施工过程中电机电流数值的变化，由于地基的不同，其可打桩的深度也不同，通过主控单元对电机电流值的判断，来得知地基抗剪强度，从而控制桩锤打桩的深度，有效避免对插板机的损坏；

(3)能够将监测的插板机的施工状态实时上传至远程物联网管控平台，工作人员通过手机端扫描插板机上的二维码或通过PC端登录物联网数字管控平台及时了解施工进程，插板机的工作状态，可随时了解插板机的工作状态，保证整个工程的施工质量，更可以帮助工人施工，不需要人工计算插板深度、插板数量，能够帮助工人判断打桩的情况。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种插板机地基施工监测系统，其特征是，包括安装在插板机上的测深传感器、电流传感器、两个GNSS天线、主控单元及远程物联网管控平台；

所述测深传感器，用于测量插板机插入地基的深度数据，并传输给主控单元；

所述电流传感器，用于采集插板机施工过程中电机电流数据，并传输给主控单元；

所述两个GNSS天线，用于获取插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据，并传输给主控单元；

所述主控单元，用于获取测深传感器测量的插板机插入地基的深度数据，电流传感器采集的插板机施工过程中电机电流数据，GNSS天线获取的插板机的位置数据、航向数据以及机身姿态数据，并对得到的数据进行实时分析，判断插板机的施工状态，并将获取的数据和得到的插板机的施工状态上传至远程物联网管控平台。

2.根据权利要求1所述的插板机地基施工监测系统，其特征是，所述测深传感器安装于插板机车身卷扬机上或排水板车身转轴上。

3.根据权利要求1所述的插板机地基施工监测系统，其特征是，还包括排水板计量仪传感器，所述排水板计量仪传感器，用于测量插板机插入地基的深度，并传输给主控单元。

4.根据权利要求1所述的插板机地基施工监测系统，其特征是，还包括毫米波雷达，所述毫米波雷达，用于测量桩锤的位移，计算插板机插入地基的深度，并传输给主控单元。

5.根据权利要求1所述的插板机地基施工监测系统，其特征是，所述主控单元包括数据获取模块、施工材料统计模块、地基抗剪强度判断模块、插板深度计算模块以及数据统计模块；

所述数据获取模块，用于获取插板机当前施工数据，包括插板机插入地基的深度数据、施工过程中电机电流数据、插板机的位置数据、航向数据、机身姿态数据、开始插板时间以及完成插板时间；

所述施工材料统计模块，用于根据插板机插入地基的深度数据，计算插板机完成时的插板数量，累加得到每桩的插板数量；

所述地基抗剪强度判断模块，用于根据插板机施工过程中电机电流数据，对电机电流值进行判断，得到地基抗剪强度的大小；

所述插板深度计算模块，用于对插板机的位置数据、航向数据进行分析，得到插板机钻杆的插入/拔出状态，对插板机的机身姿态数据进行分析，计算插板深度；

所述数据统计模块，用于自动记录插板深度、开始插板时间、完成插板时间及插板电流。

6.根据权利要求1所述的插板机地基施工监测系统，其特征是，还包括与主控单元连接的通信模块，所述通信模块，用于获取远程物联网管控平台下发的施工任务数据，并将主控单元获取的数据和分析结果上传至远程物联网管控平台。

7.根据权利要求1所述的插板机地基施工监测系统，其特征是，还包括与主控单元连接的显示终端。

8.一种插板机地基施工监测方法，该方法基于权利要求1至7中任一项所述的插板机地基施工监测系统实现的，其特征是，该方法包括以下步骤：

采集插板机插入地基的深度数据、施工过程中电机电流数据、位置数据、航向数据、机身姿态数据、开始插板时间以及完成插板时间；

根据插板机插入地基的深度数据，计算插板机完成时的插板数量，累加得到每桩的插板数量；

根据插板机施工过程中电机电流数据，对电机电流值进行判断，得到地基抗剪强度的大小；

对插板机的位置数据、航向数据进行分析，得到插板机钻杆的插入/拔出状态，对插板机的机身姿态数据进行分析，计算插板深度；

记录插板深度、开始插板时间、完成插板时间以及插板电流，并显示。