CN111042230A - 一种碎石桩机数字化施工管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种碎石桩机数字化施工管控系统及方法，包括碎石桩机本体，设置在碎石桩本体上的导航终端、数据处理终端和多个传感器；所述数据处理终端用于采集各个传感器的数据和定位数据，进行数据融合后通过无线网或自组网传输给物联网管控平台；所述物联网管控平台根据接收到的数据更新施工任务和施工规划，并实时发给导航终端，用于引导工人施工；本公开能够准确的监控成桩深度、沉管时间、成桩时间、沉桩电流、桩塔倾斜度、反插次数和碎石灌入量等多项参数，而且能够根据施工情况进行实时的任务调整，极大的提高了碎石桩机的智能化水平。

Description

一种碎石桩机数字化施工管控系统及方法

技术领域

本公开涉及碎石桩机技术领域，特别涉及一种碎石桩机数字化施工管控系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

碎石桩地基是指挤密桩基地的一种，是一种常用的软土地及处理方法，傻桩和砂石桩。利用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中垂直成孔，将砂或砂卵石或砾石、碎石，挤压入孔中，形成大直径的砂或砂卵石、碎石所构成的密实桩体。这种地基经济、简单、有效。但是，常规的碎石桩施工过程自动化、信息化、智能化程度并不高，施工质量难以保障。施工工艺为：平整场地→测量标高、桩位放样→桩机就位、调整垂直度→成孔→加料→拔管→桩管下压→拔管→桩机移位。

本公开发明人发现，现有的碎石桩机的自动化程度较低，无法实时的进行施工监控；沉桩深度的测量精度较低，无法实现随时用量的监控；同时，现有的碎石桩机无法根据实时的施工状况和自身状态调整任务规划。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种碎石桩机数字化施工管控系统及方法，能够准确的监控成桩深度、沉管时间、成桩时间、沉桩电流、桩塔倾斜度、反插次数和碎石灌入量等多项参数，而且能够根据施工情况进行实时的任务调整，极大的提高了碎石桩机的智能化水平。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种碎石桩机数字化施工管控系统。

一种碎石桩机数字化施工管控系统，包括碎石桩机本体，设置在碎石桩本体上的导航终端、数据处理终端和多个传感器；

所述数据处理终端用于采集各个传感器的数据和定位数据，进行数据融合后传输给物联网管控平台；所述物联网管控平台根据接收到的数据更新施工任务和施工规划，并实时发给导航终端，用于引导工人施工。

作为可能的一些实现方式，所述传感器包括设置在碎石桩机桩管上的双轴倾角传感器，用于感知桩管的垂直度，进而指导工人调整桩管的插入。

作为可能的一些实现方式，所述传感器还包括设置在栓料箱钢丝绳上的用料传感器，用于感知加料重量，实现对碎石灌入量的实时监控。

作为可能的一些实现方式，所述传感器还包括电流传感器，用于通过电动机的电流变化检测成桩时间和沉桩电流。

作为可能的一些实现方式，所述传感器还包括安装在机架下端靠近桩管位置的激光测距传感器，用于通过检测夯锤的距离得到桩管的反插深度。

作为可能的一些实现方式，还包括第一GNSS天线和第二GNSS天线，所述第一GNSS天线设置在钢丝吊绳上端，用于实时检测桩管的位置；

所述第二GNSS天线设置在碎石桩机本体上，用于获取碎石桩机的位置数据、航向数据和姿态数据。

作为可能的一些实现方式，所述导航终端至少用于显示施工任务、施工规划、成桩位置、深度，沉管时间、成桩时间、沉桩电流、桩塔倾斜度、反插次数和碎石灌入量。

本公开第二方面提供了一种碎石桩机数字化施工管控方法。

一种碎石桩机数字化施工管控方法，利用本公开第一方面所述的碎石桩机数字化施工管控系统，物联网管控平台中预存储有原始施工任务和施工规划，根据实时采集到的施工数据和碎石桩机状态数据，实时更新施工任务和施工规划，并通过无线网、4G或者自组网的方式发送给导航终端，用于指导施工。

作为可能的一些实现方式，导航终端的屏幕上实时显示施工任务和规划，同时实时显示数据处理终端发来的施工数据，利用图层和颜色的方式绘制施工状况，两者同时显示，共同引导施工。

作为可能的一些实现方式，通过扫描每台碎石桩机上的标识码可实时登录到物联网管控平台上查询对应的碎石桩的各种施工信息，至少包括施工地点、施工时间、沉桩用时、沉桩深度、反插次数、反插深度、沉桩电流和持力层电流。

本公开第三方面提供了一种碎石桩机，包括本公开第一方面所述的碎石桩机数字化施工管控系统。

本公开第四方面提供了一种碎石桩机，利用本公开第一方面所述的碎石桩机数字化施工管控方法进行施工控制。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开能够准确的监控成桩深度、沉管时间、成桩时间、沉桩电流、桩塔倾斜度、反插次数和碎石灌入量等多项参数，而且能够根据施工情况进行实时的任务调整，极大的提高了碎石桩机的智能化水平。

2、本公开通过激光测距传感器与电流传感器一起配合测量桩管的深度，两相印证，极大的提高了沉桩深度的检测精度。

3、本公开通过电动机的电流变化检测成桩时间、沉桩电流和沉桩深度，能够有效的防止外界环境对检测带来的干扰，极大的提高了对成桩参数的检测精度。

4、本公开能够通过扫描每台碎石桩机的二维码可实时登录到物联网管控平台上查询碎石桩的各种施工信息，包括施工地点、施工时间、沉桩用时、沉桩深度、反插次数、反插深度、沉桩电流、持力层电流等信息，极大的方便了现场人员对每台碎石桩机的工作状态监控。

5、本公开所述的内容通过安装在栓料箱钢丝绳上用料传感器，只需要感知加料重量，就可以实时的监控到碎石用量，进而可以严格按照施工工艺所要求的重量进行施工，极大的提高了施工精度。

6、本公开通过设置第一GNSS天线设置在桩管上端，实现了检测桩管位置的实时检测，通过将第二GNSS天线设置在碎石桩机本体上，用于获取碎石桩机的位置数据、航向数据和姿态数据，实现了对碎石桩机本体以及桩管的实时位置监控，精度可达到厘米级。

附图说明

图1为本公开实施例1提供的碎石桩机数字化施工管控系统的结构示意图。

1-机械驾驶室；2-车载计算中心及导航端；3-电动机；4-交流电流传感器；5-第二GNSS天线；6-固定架斜柱；7-机架；8-机头；9-第一GNSS天线；10-钢丝吊绳；11-打桩机；12-双轴倾角传感器；13-料箱吊绳；14-用料传感器；15-料箱；16-加料口；17-桩管；18-激光测距传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开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公开的示例性实施方式。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。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本公开实施例1提供了一种碎石桩机数字化施工管控系统，包括碎石桩机本体，设置在碎石桩本体上的车载计算中心及导航端2和多个传感器；所述碎石桩机本体上设有机械驾驶室1、电动机3、固定架斜柱6、机架7和机头8，所述钢丝吊绳10设置在机头8上，所述钢丝吊绳10的另一端与打桩机11连接，打桩机11的底部设有桩管17，所述桩管17上开有加料口16，用于通过料箱15进行加料操作，所述料箱15通过料箱吊绳13与打桩机连接。

所述车载计算中心及导航端2用于采集各个传感器的数据和定位数据，进行数据融合后传输给物联网管控平台；所述物联网管控平台根据接收到的数据更新施工任务和施工规划，并实时发给车载计算中心及导航端2，用于引导工人施工。

所述传感器包括设置在碎石桩机桩管上的双轴倾角传感器12，用于感知桩管17的垂直度，进而指导工人调整桩管的插入。

所述传感器还包括设置在栓料箱钢丝绳上的用料传感器14，用于感知加料重量，实现对碎石灌入量的实时监控。

所述传感器还包括交流电流传感器4，用于通过电动机3的电流变化检测成桩时间和沉桩电流。

所述传感器还包括安装在机架下端靠近桩管位置的激光测距传感器18，用于通过检测夯锤的距离得到桩管的反插深度。

还包括第一GNSS天线9和第二GNSS天线5，所述第一GNSS天线9设置在钢丝吊绳10上端，用于实时检测桩管17的位置；

所述第二GNSS天线5设置在碎石桩机本体上，用于获取碎石桩机的位置数据、航向数据和姿态数据。

所述导航终端至少用于显示施工任务、施工规划、成桩位置、深度，沉管时间、成桩时间、沉桩电流、桩塔倾斜度、反插次数和碎石灌入量。

实施例2：

本公开实施例2提供了一种碎石桩机数字化施工管控方法，利用本公开实施例1所述的碎石桩机数字化施工管控系统，物联网管控平台中预存储有原始施工任务和施工规划，根据实时采集到的施工数据和碎石桩机状态数据，实时更新施工任务和施工规划，并通过无线网、4G或者自组网的方式发送给导航终端，用于指导施工。

导航终端的屏幕上实时显示施工任务和规划，同时实时显示数据处理终端发来的施工数据，利用图层和颜色的方式绘制施工状况，两者同时显示，共同引导施工。

通过扫描每台碎石桩机上的标识码可实时登录到物联网管控平台上查询对应的碎石桩的各种施工信息，至少包括施工地点、施工时间、沉桩用时、沉桩深度、反插次数、反插深度、沉桩电流和持力层电流。

物联网管控平台的原始施工任务和施工规划有一部分是原来施工的设计数据，比如CAD图纸，施工图纸，直接导入到系统里面；有的是依靠通过人工输入施工要求：如打桩区域、桩点间隔、石桩深度、石料质量自动生成的。

物联网管控平台还根据接收到的数据，利用Canvas元素绘制图像，实时记录和展示施工状况。

实施例3：

本公开实施例3提供了一种碎石桩机，包括本公开实施例1所述的碎石桩机数字化施工管控系统。

实施例4：

本公开实施例4提供了一种碎石桩机，利用本公开实施例2所述的碎石桩机数字化施工管控方法进行施工控制。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开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公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种碎石桩机数字化施工管控系统，其特征在于，包括碎石桩机本体，设置在碎石桩本体上的导航终端、数据处理终端和多个传感器；

所述数据处理终端用于采集各个传感器的数据和定位数据，进行数据融合后通过无线网或自组网传输给物联网管控平台；所述物联网管控平台根据接收到的数据更新施工任务和施工规划，并实时发给导航终端，用于引导工人施工。

2.如权利要求1所述的碎石桩机数字化施工管控系统，其特征在于，所述传感器包括设置在碎石桩机桩管上的双轴倾角传感器，用于感知桩管的垂直度，进而指导工人调整桩管的插入。

3.如权利要求1所述的碎石桩机数字化施工管控系统，其特征在于，所述传感器还包括设置在栓料箱钢丝绳上的用料传感器，用于感知加料重量，实现对碎石灌入量的实时监控。

4.如权利要求1所述的碎石桩机数字化施工管控系统，其特征在于，所述传感器还包括电流传感器，用于通过电动机的电流变化检测成桩时间和沉桩电流。

5.如权利要求1所述的碎石桩机数字化施工管控系统，其特征在于，所述传感器还包括安装在机架下端靠近桩管位置的激光测距传感器，用于通过检测夯锤的距离得到桩管的反插深度。

6.如权利要求1所述的碎石桩机数字化施工管控系统，其特征在于，还包括第一GNSS天线和第二GNSS天线，所述第一GNSS天线设置在钢丝吊绳上端，用于实时检测桩管的位置；

所述第二GNSS天线设置在碎石桩机本体上，用于获取碎石桩机的位置数据、航向数据和姿态数据。

7.如权利要求1所述的碎石桩机数字化施工管控系统，其特征在于，所述导航终端至少用于显示施工任务、施工规划、成桩位置、深度，沉管时间、成桩时间、沉桩电流、桩塔倾斜度、反插次数和碎石灌入量。

8.一种碎石桩机数字化施工管控方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的碎石桩机数字化施工管控系统，物联网管控平台中预存储有原始施工任务和施工规划，根据实时采集到的施工数据和碎石桩机状态数据，实时更新施工任务和施工规划，并通过无线网、4G或者自组网的方式发送给导航终端，用于指导施工。

9.如权利要求8所述的碎石桩机数字化施工管控方法，其特征在于，导航终端的屏幕上实时显示施工任务和规划，同时实时显示数据处理终端发来的施工数据，利用图层和颜色的方式绘制施工状况，两者同时显示，共同引导施工；

或者，

通过扫描每台碎石桩机上的标识码可实时登录到物联网管控平台上查询对应的碎石桩的各种施工信息，至少包括施工地点、施工时间、沉桩用时、沉桩深度、反插次数、反插深度、沉桩电流和持力层电流。

10.一种碎石桩机，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的碎石桩机数字化施工管控系统；

或者，利用权利要求8-9任一项所述的碎石桩机数字化施工管控方法。

Images