CN111305576A - 一种多源定位智能振捣装置及定位方法 - Google Patents
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Abstract
一种多源定位智能振捣装置及定位方法，该装置包括智能控制器和振捣棒，所述智能控制器通过振捣棒电缆线与振捣棒相连，所述智能控制器内设有智能电计量表、5G定位基准模块、北斗定位基准模块、计时模块和通讯模块，所述振捣棒电缆线外设有导电导热橡胶套，所述导电导热橡胶套与振捣棒电缆线之间的空腔为振捣棒电缆线传感层，所述振捣棒电缆线传感层内设有一系列传感套环，所述传感套环内设有压力传感器、倾角传感器、陀螺仪和湿度传感器Ⅰ，所述振捣棒上设有湿度传感器Ⅱ、加速度传感器、5G定位模块、北斗定位模块和振动传感器。本发明还包括对振捣棒进行多源参数精确定位的定位方法。利用本发明，能解决现有振捣过程中所存在的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种振捣装置，具体涉及一种多源定位智能振捣装置及定位方法。
背景技术
用混凝土拌合机拌和好的混凝土浇筑构件时，必须排除其中气泡，进行捣固，使混凝土密实结合，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，以提高其强度，保证混凝土构件的质量。对混凝土消除气泡、进行捣固的过程即为混凝土振捣。目前，一般使用电动或内燃式振捣棒进行混凝土振捣，存在以下问题：
1.振捣棒拔出速度过快，在混凝土中留下空隙；
2.振捣棒间隔插入振捣的间隔距离过大，导致振捣不充分；
3.振捣棒的振动深度过深，导致振捣棒振幅不够；
4.由于操作人员不熟练或不认真，导致振捣棒振捣点在浇筑体内分布不均，导致局部混凝土漏振；
5.振捣棒在每一振动位置的振动时间过长或过短；过短则混凝土振捣不密实，过长混凝土产生离析，一般情况振动时间为20-30s，最短不允许少于10s；
6.振捣棒振捣时碰到模板、钢筋或预埋件，没有及时发现移开，而导致在高频震动下模板、钢筋或预埋件松动，或由于振波传递较远波及已经初凝的混凝土；
7.混凝土振捣中振捣棒运动轨迹无法记录，对振捣过程的质检缺乏依据；
8.现有监测振捣棒位置和轨迹的技术无法同时识别在该位置的振捣棒当时是否在工作；
除了以上问题外，混凝土标号不足难以实时监测也是建筑施工当中的一大问题，而不同标号的混凝土，其水灰比不同，粘滞性、流动性不同，导致振捣棒在其中振动过程的受到的阻力不同。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能避免上述现有技术所存在缺陷的多源定位智能振捣装置及定位方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
一种多源定位智能振捣装置，包括智能控制器和振捣棒，所述智能控制器通过振捣棒电缆线与振捣棒相连，所述智能控制器内设有智能电计量表、5G定位基准模块、北斗定位基准模块、计时模块和通讯模块，所述振捣棒电缆线外设有导电导热橡胶套，所述导电导热橡胶套与振捣棒电缆线之间的空腔为振捣棒电缆线传感层，所述振捣棒电缆线传感层内设有一系列传感套环，其中，在振捣棒和振捣棒电缆线的连接处设有一个传感套环，所述传感套环内设有压力传感器、倾角传感器、陀螺仪和湿度传感器Ⅰ，所述振捣棒电缆线传感层内除了传感套环以外的空腔填充柔性绝缘填充物，所述振捣棒上设有湿度传感器Ⅱ、加速度传感器、5G定位模块、北斗定位模块和振动传感器，所述压力传感器、倾角传感器、陀螺仪、湿度传感器Ⅰ、湿度传感器Ⅱ、加速度传感器、振动传感器与智能控制器相连接，所述5G定位基准模块与5G定位模块相连接，所述北斗定位基准模块与北斗定位模块相连接。
优选地，所述陀螺仪为微型陀螺仪。微型陀螺仪可以测量该段振捣棒电缆线的三维转角、空间姿态。智能控制器利用微型陀螺仪信号和倾角传感器的信号，可以确定该段振捣棒电缆线的空间姿态。
优选地，所述传感套环内还设有电流感应器，所述电流感应器与智能控制器相连接。所述电流感应器为微电流感应器。在传感套环两侧设置有微电流感应器的两极，当该传感套环浸没在混凝土内时，混凝土内的水分将微电流感应器的两极连通产生微电流，进而传输到智能控制器，辅助压力传感器的信号，进一步确定该传感套环已经浸没在混凝土内。
优选地，所述传感套环内还设有温度传感器Ⅰ，所述温度传感器Ⅰ与智能控制器相连接。混凝土中水泥和水反应会产生水化热，振捣过程的能量也会有一部分转化为热能，因此，传感套环的温度传感器Ⅰ测得温度升高时，说明该传感套环已浸没入混凝土。
优选地，所述振捣棒上设有温度传感器Ⅱ，所述温度传感器Ⅱ与智能控制器相连接。振捣棒的温度传感器Ⅱ可以测量混凝土水化热导致的温度上升，进而辅助振捣棒的湿度传感器和振动传感器判断振捣棒是否已浸没入混凝土中。
优选地，所述5G定位基准模块、北斗定位基准模块可在一个平面设置两个以上，可同时开启，互相修正，实现更加精确的定位并形成基准平面或基准点。
优选地，所述智能控制器通过通讯模块与云平台连接，上传或下载指令及数据，通过云平台，使用手机、PAD或电脑可对智能控制器进行远程控制。
优选地，所述振捣棒的湿度传感器Ⅱ设有两组以上，适用于振捣棒部分浸没入混凝土的情况；相应地，温度传感器Ⅱ也设置为两组以上，适用于振捣棒部分浸没入混凝土的情况。
利用所述多源定位智能振捣装置实施的定位方法：
定位方法1：空间位置曲线法
根据各个传感器的参数，以智能控制器位置点为基准点在智能控制器内虚拟绘制振捣棒电缆线及其传感层、传感套环、振捣棒的三维空间位置拟合曲线（简称振捣系统三维空间位置曲线），借助振捣棒电缆线长度是定尺有利条件，进而拟合、计算振捣棒在各个时间点的位置并加以记录，具体包括以下内容：
（1）智能控制器工作起始位置（空间位置曲线智能控制器基准点及基准平面）：振捣棒准备工作，将智能控制器和振捣棒放置到工作起始位置，记录该起始位置在建筑工程场地上的位置，通过5G定位基准模块、北斗定位基准模块精确确定智能控制器的位置，形成智能控制器的起始位置参数（空间位置曲线智能控制器基准点及基准平面），形成基准平面或基准点；
（2）振捣棒起始位置：保持智能控制器位置不变，将振捣棒插入拟振捣的混凝土中，此位置为振捣起始位置，采集振捣起始位置下的各个倾角传感器、陀螺仪的参数，结合每个传感套环距离智能控制器的电缆的长度，在智能控制器内计算后，获取振捣棒起始位置；
（3）振捣棒动态工作位置（空间位置曲线振捣棒动态工作位置）：在振捣过程中，振捣棒处在不断运动中；当振捣棒在同一位置停滞超过10秒时，采集振捣起始位置下的各个倾角传感器、陀螺仪的参数，结合每个传感套环距离智能控制器的电缆的长度和振捣棒距离最近一个传感套环的距离，在智能控制器内基于前一工作位置进行计算后，获取振捣棒动态工作位置；
（4）振捣棒浸没在混凝土内的深度位置：通过每个传感套环内的压力传感器、倾角传感器、陀螺仪等，可及时发现每个传感套环是否浸没入混凝土内，结合空间位置曲线，进而智能控制器可在空间位置曲线上标记、记录振捣棒、振捣棒电缆线浸没在混凝土内的深度位置，在智能控制器内虚拟绘制混凝土的浸没范围；通过各种传感器（包括振捣棒头部的温度传感器、湿度传感器的参数）监测到振捣棒完全拔出，浸没范围为零时，停止振捣棒运行，不再运行各种报警工况。
定位方法2：空间坐标法
在北斗和5G信号可实现高精度定位的区域（比如定位精度小于10cm），利用振捣棒的5G定位模块、北斗定位模块可直接获取振捣棒的空间位置坐标，之后结合智能控制器5G定位基准模块、北斗定位基准模块提供的基准点和基准平面坐标（记录基准点和基准平面在建筑工程场地上的位置），获得振捣棒的空间运动轨迹，结合计时模块，避免漏振、过振或振捣不足的情况；
振捣棒浸没在混凝土内的深度位置：通过每个传感套环内的压力传感器、倾角传感器、陀螺仪等，可及时发现每个传感套环是否浸没入混凝土内，结合空间位置曲线，进而智能控制器可在空间位置曲线上标记、记录振捣棒、振捣棒电缆线浸没在混凝土内的深度位置，在智能控制器内虚拟绘制混凝土的浸没范围；通过各种传感器（包括振捣棒头部的温度传感器、湿度传感器的参数）监测到振捣棒完全拔出，浸没范围为零时，停止振捣棒运行，不再运行各种报警工况。
运行工况：
1.振捣棒过快拔出报警工况
振捣棒拔出速度过快，易于在混凝土中留下空隙；振捣棒的加速度传感器可监测到振捣棒的异常加速和减速，通过智能控制器判断出振捣棒拔出速度过快的情况，进而报警，提示操作人员减缓振捣棒拔出速度；
2.振捣间距过大报警工况
通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒间隔插入振捣的水平间隔距离过大的情况，此时可能导致振捣不充分，智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒插入间距，避免漏振；
在深度方向，通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒间隔插入振捣的深度间隔距离过大的情况，此时可能导致振捣不充分，智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒在深度方向停留的点，避免漏振；
3.插入深度过深报警工况
在垫层、基础底板、楼板平面浇筑振捣时，通过获取传感套环和振捣棒温度传感器、湿度传感器和振动传感器的参数，可识别振捣棒的插入深度过深的情况，进而智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒插入深度，避免振捣棒振幅不够；
4.漏振报警工况
通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒棒体空间运行的轨迹，智能控制器根据现有技术（如在智能控制器内预先植入浇注体的BIM模型），比对发现振捣棒空间运行点分布不均匀的情况，进而智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒空间分布，避免由于操作人员不熟练或不认真，导致振捣棒振捣点在浇筑体内分布不均，导致局部混凝土漏振的情况；
5.短振、过振报警工况
通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒空间运行的轨迹，并结合计时模块发现振捣棒在某个空间运行点停留时间过长或过短的情况，进而智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒在某个空间点的停留时间，避免振捣时间过短不密实或振捣时间过长混凝土离析的情况；
6.碰撞报警工况
通过获取振捣棒振动传感器和加速度传感器的参数可识别振捣棒碰到模板、钢筋或预埋件的情况（振捣棒碰撞固体、金属时其振幅和反向加速度与在混凝土中明显不同），进而智能控制器发出报警，提示操作人员调整振捣棒位置，避免碰撞；
7.混凝土标号不足报警
由于智能振捣棒在振捣不同标号的混凝土时遇到的阻力和消耗的能量不同，将智能振捣棒振捣每种标号混凝土时的功率预先进行实验采集，存储在智能控制器中；当进行振捣时，将实时的振捣功率与智能电计量表采集的功率值比对，进而判断出混凝土标号，并与设计标号比对，检查是否符合要求；当振捣功率低于设计标号对应的功率反映出混凝土标号偏低时，智能控制器发出报警，利用振动传感器在不同标号混凝土中测得振幅不同，预先记录不同标号下振幅情况，也可以辅助智能电计量表进行混凝土标号判断；
另，振捣棒开机振捣工作时，智能电计量表可监测到电量的消耗，因此，使用智能电计量表可监测振捣棒是否开机工作，结合智能控制器内记录的振捣棒运行轨迹，可有效去除振捣棒未开机时运动的无效轨迹，准确记录振捣棒开机振捣工作时经过的轨迹。
本发明的有益效果：
1.可避免振捣棒拔出速度过快，在混凝土中留下空隙；
2.可避免振捣棒间隔插入振捣的间隔距离过大，导致振捣不充分；
3.可避免在对平面浇注体振捣时振捣棒的振动深度过深，导致振捣棒振幅不够的情况；
4.可避免由于操作人员不熟练或不认真，导致振捣棒振捣点在浇筑体内分布不均，导致局部混凝土漏振的情况；
5.可避免振捣棒在每一振动位置的振动时间过长或过短，导致振捣不密实或离析的情况；
6.可避免振捣棒振捣时碰到模板、钢筋或预埋件的情况；
7.基于定位方法1和方法2，智能控制器可获取并记录振捣棒的空间运行轨迹，既可以用于施工过程、振捣过程监测，也可以用于后期质量监测溯源；
8.设有多种定位传感器，可在各种环境下（比如没有5G信号的地区）进行振捣棒定位；采用的传感套环和振捣棒上设有多种不依赖外部网络的定位传感器，可以避免钢筋笼或金属模板对5G、北斗、WIFI或UWB等无线定位信号的屏蔽导致的定位失败；
9.通过振捣消耗的电功率和振动传感器可判断混凝土标号是否满足要求；
10.由于振捣棒在不断运动中，5G、北斗等无线定位技术存在一定误差，陀螺仪在不断运动中也容易产生累计误差，本发明借助振捣棒电缆线长度是定尺有利条件，将陀螺仪固定在振捣棒电缆线上，获取参数后进行曲线拟合（曲线总长度即振捣棒电缆线长度，是定尺），可大大提高曲线拟合的精确度，减小误差，进而提高定位精度；
11.使用智能电计量表可监测振捣棒是否开机工作，结合智能控制器内记录的振捣棒运行轨迹，可有效去除振捣棒未开机时运动的无效轨迹，准确记录振捣棒开机振捣工作时经过的轨迹；避免振捣棒停机工况运动的轨迹被记录为有效振捣轨迹，进一步提升振捣棒振捣过程记录的准确性。
附图说明
图1 为本发明多源定位智能振捣装置实施例的结果示意图；
图2 为图1所示实施例的A部结构放大示意图；
图3 为图1所示实施例的B部结构放大示意图；
图4 为图1所示实施例的传感套环的结构放大示意图；
图5 为图1所示实施例三维空间位置曲线-振捣棒起始位置；
图6 为图1所示实施例三维空间位置曲线-振捣棒动态工作位置；
图中：1.智能控制器，2.智能电计量表，3.5G定位基准模块，4.北斗定位基准模块，5.计时模块，6.通讯模块，7.振捣棒电缆线，8.振捣棒电缆线传感层，9.传感套环，10.导电导热橡胶套，11.柔性绝缘填充物，12.压力传感器，13.倾角传感器，14.微型陀螺仪，15.微电流感应器，16.温度传感器Ⅰ，17.湿度传感器Ⅰ，18.振捣棒，19.温度传感器Ⅱ，20.湿度传感器Ⅱ，21.加速度传感器，22.5G定位模块，23.北斗定位模块，24.振动传感器；
A-基准平面，B-智能控制器基准点，C-振捣装置三维位置曲线，D-混凝土浸没范围，E-振动棒动态工作位置。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例
参照附图，一种多源定位智能振捣装置，包括智能控制器1和振捣棒18，所述智能控制器1通过振捣棒电缆线7与振捣棒18相连，所述智能控制器1内设有智能电计量表2、5G定位基准模块3、北斗定位基准模块4、计时模块5和通讯模块6，所述振捣棒电缆线7外包裹有柔软的导电导热橡胶套10，所述导电导热橡胶套10与振捣棒电缆线7之间的空腔为振捣棒电缆线传感层8，所述振捣棒电缆线传感层8内设有多个传感套环9，且各个传感套环9之间的距离相等，所述传感套环9套在振捣棒电缆线7外并用胶固定，其中，在振捣棒18和振捣棒电缆线7的连接处专门设有一个传感套环9，该传感套环9的倾角、三维转角等空间姿态参数即为振捣棒18的倾角、三维转角等空间姿态参数，所述传感套环9内设有压力传感器12、倾角传感器13、微型陀螺仪14、微电流感应器15、温度传感器Ⅰ16和湿度传感器Ⅰ17，所述振捣棒电缆线传感层8内除了传感套环以外的空腔使用柔性绝缘填充物11（如橡塑海绵）进行填充，所述振捣棒18上设有温度传感器Ⅱ19、湿度传感器Ⅱ20、加速度传感器21、5G定位模块22、北斗定位模块23和振动传感器24，所述压力传感器12、倾角传感器13、微型陀螺仪14、微电流感应器15、温度传感器Ⅰ16、湿度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ19、湿度传感器Ⅱ20、加速度传感器21、振动传感器24与智能控制器1相连接，所述5G定位基准模块3与5G定位模块22相连接，所述北斗定位基准模块4与北斗定位模块23相连接。
本实施例中，所述压力传感器12、倾角传感器13、微型陀螺仪14、微电流感应器15、温度传感器Ⅰ16、湿度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ19、湿度传感器Ⅱ20、加速度传感器21、振动传感器24与智能控制器1的连接可以是无线连接，也可以是有线连接。所述5G定位基准模块3与5G定位模块22的连接可以是无线连接，也可以是有线连接。所述北斗定位基准模块4与北斗定位模块23的连接可以是无线连接，也可以是有线连接。
本实施例中，所述智能控制器1能采集压力传感器12、倾角传感器13、微型陀螺仪14、微电流感应器15、温度传感器Ⅰ16、湿度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ19、湿度传感器Ⅱ20、加速度传感器21、智能电计量表2、5G定位基准模块3、北斗定位基准模块4、计时模块5和振动传感器24的信号，并根据本发明的定位方法对振捣棒进行多源参数精确定位并监测其运行状态，也记录定位情况或根据定位情况进行报警。所述智能控制器1连接外接电源为本装置供电。
本实施例中，所述智能电计量表2能计量振捣棒18消耗的电力，采集其功率值。由于振捣棒在振捣不同标号的混凝土时遇到的阻力和消耗的能量不同，所以，可将振捣棒振捣每种标号混凝土时的功率预先进行实验采集，存储在智能控制器1中，当进行振捣时，可以将实时的振捣功率与智能电计量表采集的功率值比对，进而判断出混凝土标号，并与设计标号比对，检查是否符合要求。
本实施例中，所述5G定位基准模块3可在5G信号覆盖的区域，精确确定智能控制器1所处的位置，并在智能控制器1中记录。
本实施例中，所述北斗定位基准模块4可在5G信号覆盖不到的、有北斗信号的区域，精确确定智能控制器1所处的位置，并在智能控制器1中记录。
所述5G定位基准模块3、北斗定位基准模块4可在一个平面设置多个，可同时开启，互相修正，实现更加精确的定位并形成基准平面。
本实施例中，所述计时模块5可记录振捣棒在不同位置的振捣时间，并在智能控制器1中记录。同一振捣点振捣时间过长或者过短，智能控制器1发出声光警报并通过通讯模块6向云管理平台发出警告。
本实施例中，所述智能控制器1通过通讯模块6与云平台连接，上传或下载指令及数据。通过云平台，使用手机、PAD或电脑可对智能控制器1进行远程控制。
本实施例中，所述振捣棒电缆线7将智能控制器1与振捣棒18连接，传输电流和控制信号。
本实施例中，所述导电导热橡胶套10可传输电流。导电导热橡胶套10质地柔软，可将混凝土的压力传递到压力传感器。传感套环9上的温度传感器可在修正后隔着导电导热橡胶套测的混凝土的温度。
本实施例中，所述传感套环9的压力传感器、微电流感应器、温度传感器Ⅰ、湿度传感器Ⅰ接触振捣棒电缆线传感层的导电薄橡胶，可测量压力、温湿度和微电流。
本实施例中，每个传感套环9及其上的传感器在智能控制器1内均有唯一的地址编码。
压力传感器12：导电导热橡胶套质地柔软，可将混凝土的压力传递到压力传感器，某个传感套环压力传感器测得混凝土压力时，说明该传感套环已经浸没在混凝土内。
倾角传感器13：可以测量该段振捣棒电缆线的倾角。
微型陀螺仪14：可以测量该段振捣棒电缆线的三维转角、空间姿态；智能控制器利用微型陀螺仪信号和倾角传感器的信号，可以确定该段振捣棒电缆线的空间姿态。
微电流感应器15：在传感套环两侧设置有微电流感应器的两极，当该传感套环浸没在混凝土内时，混凝土内的水分将微电流感应器的两极连通产生微电流，进而传输到智能控制器，辅助压力传感器的信号，进一步确定该传感套环已经浸没在混凝土内。
温度传感器Ⅰ16：混凝土中水泥和水反应会产生水化热，振捣过程的能量也会有一部分转化为热能，因此，温度传感器Ⅰ测得温度升高时，说明该传感套环已浸没入混凝土。
温度传感器Ⅱ19：可以测量混凝土水化热导致的温度上升，进而辅助振捣棒的湿度传感器Ⅱ和振动传感器判断振捣棒是否已浸没入混凝土中。
湿度传感器Ⅱ20：当振捣棒已浸没入混凝土时，湿度传感器Ⅱ20测得的相对湿度达到100%；当振捣棒进入混凝土内的空洞发生空振时，湿度传感器Ⅱ20测得的相对湿度显著降低，此时应调整振捣棒位置，在空洞上部振捣，逐步填补混凝土空洞。
振捣棒的湿度传感器Ⅱ20和温度传感器Ⅱ19设有多组，适用于振捣棒部分浸没入混凝土的情况。
加速度传感器21：可监测到振捣棒的异常加速和减速，通过智能控制器11判断出振捣棒拔出速度过快的情况。
振动传感器24：可以感知振捣棒的振动幅度。由于振捣棒在普通混凝土、离析混凝土和空腔内的振幅、加速度和受力不同，通过振动传感器测量振捣棒的振幅，智能控制器可以判断振捣棒是否处于普通混凝土或离析混凝土内或空腔内。当智能控制器判断振捣棒在离析混凝土或空腔内时，发出相应报警信号，提示操作人员进行处理。振捣棒在离析混凝土内时，立即停止振捣；振捣棒在空腔内时，向正上方及侧上方移动振捣棒，振捣逐步消除空腔。
利用所述多源定位智能振捣装置实施的定位方法：
定位方法1：空间位置曲线法
根据各个传感器的参数，以智能控制器位置点为基准点在智能控制器内虚拟绘制振捣棒电缆线及其传感层、传感套环、振捣棒的三维空间位置拟合曲线（简称振捣系统三维空间位置曲线），进而使用数学算法拟合、计算振捣棒在各个时间点的位置并加以记录，具体包括以下内容：
（1）智能控制器工作起始位置（空间位置曲线智能控制器基准点及基准平面）：振捣棒准备工作，将智能控制器和振捣棒放置到工作起始位置，记录该起始位置在建筑工程场地上的位置，通过其上安装的5G定位基准模块、北斗定位基准模块精确确定智能控制器的位置，形成智能控制器的起参数（空间位置曲线智能控制器基准点及基准平面），形成基准平面或基准点；
（2）振捣棒起始位置：保持智能控制器位置不变，将振捣棒插入拟振捣的混凝土中，此位置为振捣起始位置；采集振捣起始位置下的各个倾角传感器、微型陀螺仪的参数，结合每个传感套环距离智能控制器的电缆的长度，在智能控制器内计算后，获取振捣棒起始位置；
（3）振捣棒动态工作位置（空间位置曲线振捣棒动态工作位置）：在振捣过程中，振捣棒处在不断运动中，当振捣棒在同一位置停滞超过10秒时，采集振捣起始位置下的各个倾角传感器、微型陀螺仪的参数，结合每个传感套环距离智能控制器的电缆的长度和振捣棒距离最近一个传感套环的距离，在智能控制器内基于前一工作位置进行计算后，获取振捣棒动态工作位置；
（4）振捣棒浸没在混凝土内的深度位置：通过每个传感套环内的压力传感器、倾角传感器、微型陀螺仪、微电流感应器、温度传感器等，可及时发现每个传感套环是否浸没入混凝土内，结合空间位置曲线，进而智能控制器可在空间位置曲线上标记、记录振捣棒、振捣棒电缆线浸没在混凝土内的深度位置，在智能控制器内虚拟绘制混凝土的浸没范围；通过各种传感器（包括振捣棒头部的温度传感器、湿度传感器的参数）监测到振捣棒完全拔出，浸没范围为零时，停止振捣棒运行，不再运行各种报警工况。
定位方法2：空间坐标法。
在北斗和5G信号可实现高精度定位的区域（比如定位精度小于10cm），利用振捣棒的5G定位模块、北斗定位模块可直接获取振捣棒的空间位置坐标，之后结合智能控制器5G定位基准模块、北斗定位基准模块提供的基准点和基准平面坐标（记录基准点和基准平面在建筑工程场地上的位置），获得振捣棒的空间运动轨迹，结合计时模块，避免漏振、过振或振捣不足的情况；
振捣棒浸没在混凝土内的深度位置：通过每个传感套环内的压力传感器、倾角传感器、陀螺仪等，可及时发现每个传感套环是否浸没入混凝土内，结合空间位置曲线，进而智能控制器可在空间位置曲线上标记、记录振捣棒、振捣棒电缆线浸没在混凝土内的深度位置，在智能控制器内虚拟绘制混凝土的浸没范围；通过各种传感器（包括振捣棒头部的温度传感器、湿度传感器的参数）监测到振捣棒完全拔出，浸没范围为零时，停止振捣棒运行，不再运行各种报警工况。
运行工况：
1.振捣棒拔出过快报警工况
振捣棒拔出速度过快，易于在混凝土中留下空隙；振捣棒的加速度传感器可监测到振捣棒异常加速，通过智能控制器判断出振捣棒拔出速度过快的情况，进而发出报警，提示操作人员减缓振捣棒拔出速度；
2.振捣间距过大报警工况
通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒间隔插入振捣的水平间隔距离过大的情况，此时可能导致振捣不充分，智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒插入间距，避免漏振；
在深度方向，通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒间隔插入振捣的深度间隔距离过大的情况，此时可能导致振捣不充分，智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒在深度方向停留的点，避免漏振；
3.插入深度过深报警工况
在垫层、基础底板、楼板平面浇筑振捣时，通过获取传感套环和振捣棒温度传感器、湿度传感器和振动传感器的参数，可识别振捣棒的插入深度过深的情况，进而智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒插入深度，避免振捣棒振幅不够；
4.漏振报警工况
通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒空间运行的轨迹，智能控制器根据现有技术（如在智能控制器内预先植入浇注体的BIM模型），比对发现振捣棒空间运行点分布不均匀的情况，进而智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒空间分布，避免由于操作人员不熟练或不认真，导致振捣棒振捣点在浇筑体内分布不均，导致局部混凝土漏振的情况；
5.短振、过振报警工况
通过定位方法1和方法2，智能控制器获取振捣棒空间运行的轨迹，并结合计时模块发现振捣棒在某个空间运行点停留时间过长或过短的情况，进而智能控制器进而发出报警，提示操作人员调整振捣棒在某个空间点的停留时间，避免振捣时间过短不密实或振捣时间过长混凝土离析的情况；
6.碰撞报警工况
通过获取振捣棒振动传感器和加速度传感器的参数可识别振捣棒碰到模板、钢筋或预埋件的情况（振捣棒碰撞固体、金属时其振幅和反向加速度与在混凝土中明显不同），进而智能控制器发出报警，提示操作人员调整振捣棒位置，避免碰撞；
7.混凝土标号不足报警
由于智能振捣棒在振捣不同标号的混凝土时遇到的阻力和消耗的能量不同，将智能振捣棒振捣每种标号混凝土时的功率预先进行实验采集，存储在智能控制器中；当进行振捣时，将实时的振捣功率与智能电计量表采集的功率值比对，进而判断出混凝土标号，并与设计标号比对，检查是否符合要求；当振捣功率低于设计标号对应的功率反映出混凝土标号偏低时，智能控制器发出报警，利用振动传感器在不同标号混凝土中测得振幅不同，预先记录不同标号下振幅情况，也可以辅助智能电计量表进行混凝土标号判断；
另，使用智能电计量表可监测振捣棒是否开机工作，结合智能控制器内记录的振捣棒运行轨迹，可有效去除振捣棒未开机时运动的无效轨迹，准确记录振捣棒开机振捣工作时经过的轨迹；避免振捣棒停机工况运动的轨迹被记录为有效振捣轨迹，进一步提升振捣棒振捣过程记录的准确性。
Claims (10)
1.一种多源定位智能振捣装置，其特征在于：包括智能控制器和振捣棒，所述智能控制器通过振捣棒电缆线与振捣棒相连，所述智能控制器内设有智能电计量表、5G定位基准模块、北斗定位基准模块、计时模块和通讯模块，所述振捣棒电缆线外设有导电导热橡胶套，所述导电导热橡胶套与振捣棒电缆线之间的空腔为振捣棒电缆线传感层，所述振捣棒电缆线传感层内设有一系列传感套环，其中，在振捣棒和振捣棒电缆线的连接处设有一个传感套环，所述传感套环内设有压力传感器、倾角传感器、陀螺仪和湿度传感器Ⅰ，所述振捣棒电缆线传感层内除了传感套环以外的空腔填充柔性绝缘填充物，所述振捣棒上设有湿度传感器Ⅱ、加速度传感器、5G定位模块、北斗定位模块和振动传感器，所述压力传感器、倾角传感器、陀螺仪、湿度传感器Ⅰ、湿度传感器Ⅱ、加速度传感器、振动传感器与智能控制器相连接，所述5G定位基准模块与5G定位模块相连接，所述北斗定位基准模块与北斗定位模块相连接。
2.根据权利要求1所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述陀螺仪为微型陀螺仪。
3.根据权利要求1或2所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述传感套环内还设有电流感应器，所述电流感应器与智能控制器相连接。
4.根据权利要求1或2所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述传感套环内还设有温度传感器Ⅰ，所述温度传感器Ⅰ与智能控制器相连接。
5.根据权利要求1或2所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述振捣棒上设有温度传感器Ⅱ，所述温度传感器Ⅱ与智能控制器相连接。
6.根据权利要求1或2所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述5G定位基准模块、北斗定位基准模块在一个平面设置两个以上，同时开启，互相修正，实现更加精确的定位并形成基准平面或基准点。
7.根据权利要求1或2所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述智能控制器通过通讯模块与云平台连接，上传或下载指令及数据，通过云平台，使用手机、PAD或电脑对智控制器进行远程控制。
8.根据权利要求1或2所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述振捣棒的湿度传感器Ⅱ设有两组以上。
9.根据权利要求5所述的多源定位智能振捣装置，其特征在于：所述振捣棒的温度传感器Ⅱ设有两组以上。
10.利用权利要求1所述的多源定位智能振捣装置实施的定位方法，其特征在于：
定位方法1：空间位置曲线法
根据各个传感器的参数，以智能控制器位置点为基准点在智能控制器内虚拟绘制振捣棒电缆线及其传感层、传感套环、振捣棒的三维空间位置拟合曲线，借助振捣棒电缆线长度是定尺有利条件，进而拟合、计算振捣棒在各个时间点的位置并加以记录，具体包括以下内容：
（1）智能控制器工作起始位置：振捣棒准备工作，将智能控制器和振捣棒放置到工作起始位置，记录该起始位置在建筑工程场地上的位置，通过5G定位基准模块、北斗定位基准模块精确确定智能控制器的位置，形成智能控制器的起始位置参数，形成基准平面或基准点；
（2）振捣棒起始位置：保持智能控制器位置不变，将振捣棒插入拟振捣的混凝土中，此位置为振捣起始位置；采集振捣起始位置下的各个倾角传感器、陀螺仪的参数，结合每个传感套环距离智能控制器的电缆的长度，在智能控制器内计算后，获取振捣棒起始位置；
（3）振捣棒动态工作位置：在振捣过程中，振捣棒处在不断运动中，当振捣棒在同一位置停滞超过10秒时，采集振捣起始位置下的各个倾角传感器、陀螺仪的参数，结合每个传感套环距离智能控制器的电缆的长度和振捣棒距离最近一个传感套环的距离，在智能控制器内基于前一工作位置进行计算后，获取振捣棒动态工作位置；
（4）振捣棒浸没在混凝土内的深度位置：通过每个传感套环内的压力传感器、倾角传感器、陀螺仪，可及时发现每个传感套环是否浸没入混凝土内，结合空间位置曲线，进而智能控制器可在空间位置曲线上标记、记录振捣棒、振捣棒电缆线浸没在混凝土内的深度位置，在智能控制器内虚拟绘制混凝土的浸没范围；通过各种传感器监测到振捣棒完全拔出，浸没范围为零时，停止振捣棒运行，不再运行各种报警工况；
定位方法2：空间坐标法
在北斗和5G信号可实现高精度定位的区域，利用振捣棒的5G定位模块、北斗定位模块直接获取振捣棒的空间位置坐标，之后结合智能控制器5G定位基准模块、北斗定位基准模块提供的基准点和基准平面坐标，获得振捣棒的空间运动轨迹，结合计时模块，避免漏振、过振或振捣不足的情况；
振捣棒浸没在混凝土内的深度位置：通过每个传感套环内的压力传感器、倾角传感器、陀螺仪，及时发现每个传感套环是否浸没入混凝土内，结合空间位置曲线，进而智能控制器可在空间位置曲线上标记、记录振捣棒、振捣棒电缆线浸没在混凝土内的深度位置，在智能控制器内虚拟绘制混凝土的浸没范围；通过各种传感器监测到振捣棒完全拔出，浸没范围为零时，停止振捣棒运行，不再运行各种报警工况。
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